Diretrizes gerais e organização da criação do projeto

Ficou claro que necessitaríamos de organizar a criação do projeto, e nessa semana foi especificado as diretrizes gerais e tópicos a serem seguidos. O grupo deve elaborar, inicialmente, uma situação problema. Daí deve-se pensar nos objetivos, na justificativa e materiais e métodos.

Como no nosso caso temos em mente dois projetos, devemos elaborar os tópicos para cada um deles. No caso do “Estabilizador com giroscópio mecânico” temos os seguinte:

· Situação problema: não é incomum perceber nas beiras de estrada veículos capotados, muitos vítimas do excesso de velocidade em curvas acentuadas. Análogo ao mesmo princípio, o transporte de líquidos em recipientes abertos pode ser problemático se o veículo descreve curvas acentuadas ou repentinas.

· Objetivos gerais: evitar o capotamento de veículos quando estes se submetem à curvas acentuadas, ou evitar o derrame de líquido de recipientes quando estes descrevem trajetórias irregulares e pouco estáveis.

· Objetivos específicos: submeter o veículo ou o recipiente com o líquido à uma força oposta àquela causadora do capote ou derrame. A instalação de um giroscópio acoplado ao chassi do veículo faria sua parte. O recipiente líquido seria colocado sobre a estrutura do giroscópio.

· Justificativa: o giroscópio é um dispositivo que consiste de um rotor suspenso por um suporte formado por dois círculos articulados, com juntas tipo cardan. Seu funcionamento baseia-se no princípio da inércia. O eixo em rotação, tem um efeito de memória que guarda direção fixa em relação ao círculo máximo. O giroscópio consiste essencialmente em uma roda livre, ou varias rodas, para girar em qualquer direção e com uma propriedade: opõe-se a qualquer tentativa de mudar sua direção original. Exemplo facilmente observável é que, ao girar a roda de uma bicicleta no ar e tentar mudar a direção de seu eixo bruscamente, percebe-se uma enorme reação. Dessa maneira, o giroscópio serve como referência de direção, mas não de posição. Ou seja, é possível movimentar um giroscópio normalmente no espaço sem qualquer trabalho além do necessário para transportar sua massa. A resistência surge contrária a forças que atuem de maneira a rotacionar seu eixo de rotação a qualquer configuração não paralela à sua posição original. Assim, um veículo munido de um giroscópio e sensores apropriados pode medir com precisão qualquer mudança em sua orientação ou direção. Neste mesmo veículo, ao passar por uma curva acentuada, manteria sempre sua orientação horizontal, exceto no caso do início de um capotamento quando suas rodas laterais começam a se desprender do solo. Neste momento o giroscópio exerce uma força contrária à variação da rotação horizontal do carro impedindo seu capotamento.

No caso do “Gerador de Van der Graaff portátil” temos um projeto que visa a criação de um protótipo com objetivos didáticos.

· Situação problema: comumente os professores que lecionam física para alunos do ensino médio ou superior se utilizam de equipamentos que possam demonstrar propriedades aprendidas em aula. Magnetismo, estática, corrente, tensão, efeito fotoelétrico, e outros. Mas muitos deles não são apreciados pela graça de uma demonstração, como é o caso da indução eletrostática, ou da gravitação universal. Muitos professores não o fazem por falta de materiais didáticos e simples, que possam levar para a sala de aula.

· Objetivos gerais: levar para a sala de aula um pente de plástico e um pedaço de lã pode provocar a separação de cargas no pente ao serem atritados, mas pouco apreciável para usos físicos experimentais devido à pouca separação de cargas. Nem mesmo seria possível a instalação de um gerador de Van de Graaff em sala para demonstração da Gaiola de Faraday. O objetivo deste projeto é construir um protótipo pequeno de um gerador de Van de Graaf, que possibilitaria ao professor levar para a sala de aula a prática de eletrostática.

· Objetivos específicos: para evitar o labor da fricção manual, este gerador portátil seria equipado com um pequeno motor. Este funciona utilizando apenas duas pilhas, e cria atrito suficiente para uma generosa separação de cargas.

· Justificativa: o gerador básico com excitação por atrito é composto por uma correia de material isolante, dois roletes, uma cúpula de descarga, um motor, duas escovas ou pentes metálicos e uma coluna de apoio. Os materiais mais usados para coluna são o acrílico ou o PVC. Os roletes são de materiais diferentes, ao menos um deles isolante (como Teflon e alumínio), para que se eletrizem de forma diferente devido ao atrito de rolamento com a correia. O motor gira os roletes, que ficam eletrizados e atraem cargas opostas para a superfície externa da correia através das escovas. A correia transporta essas cargas entre a terra e a cúpula. A cúpula faz com que a carga elétrica, que se localiza no exterior dela, não gere campo elétrico sobre o rolete superior, assim cargas continuem a ser extraídas da correia como se estivessem indo para terra, e tensões muito altas são facilmente alcançadas. O terminal pode atingir um potencial de vários milhões de Volts, no caso dos grandes geradores utilizados para experiências de física atômica, ou até centenas de milhares de Volts nos pequenos geradores utilizados para demonstrações nos laboratórios de ensino.