Contextualização

Introdução Teórica

A força elástica é um conceito fundamental em física que descreve a tendência de um objeto elastomérico (como uma mola, banda de borracha ou polímero) de voltar à sua forma original após ser deformado. O físico britânico Robert Hooke foi o primeiro a estudar a força elástica em detalhes, e a lei que leva seu nome (Lei de Hooke) é o ponto de partida para qualquer discussão sobre esse tema.

A Lei de Hooke afirma que a força aplicada é proporcional à deformação causada. Em outras palavras, quanto mais você estica ou comprime uma mola, maior a força que ela exerce para voltar à sua forma original. Esta relação é geralmente expressa como F = -kx, onde F é a força, k é a constante elástica do objeto e x é a extensão ou compressão do objeto.

Entretanto, esta lei só é válida para determinados limites de deformação, para além dos quais o objeto pode não conseguir retornar à sua forma original ou pode até mesmo quebrar. Esta limitação é chamada de limite de elasticidade.

Contextualização

A força elástica tem aplicações práticas incontáveis. A suspensão de um carro, por exemplo, usa molas que absorvem as irregularidades da estrada, graças à força elástica. As catapultas dos antigos castelos aproveitavam a força armazenada em um arco ou outra estrutura elástica para lançar projéteis. Mesmo em uma área aparentemente desconexa como a medicina, a força elástica é essencial. Por exemplo, os vasos sanguíneos são ligeiramente elásticos para melhor responderem à pressão do sangue.

Neste projeto, vamos aprofundar nosso entendimento da força elástica através de uma série de experimentos e discussões em grupo. A força elástica é um conceito fundamental em física, e ao dominá-lo, vocês estarão melhor preparados para entender uma variedade de fenômenos, desde o voo de uma flecha até a expansão do universo.

Atividade Prática

Título da Atividade: Desafio da Catapulta

Objetivo do Projeto

A principal missão do grupo será construir uma catapulta usando materiais comuns e, em seguida, realizar uma série de experimentos para explorar a força elástica e suas aplicações práticas. Além disso, deverão redigir um relatório detalhado explicando o conceito de força elástica e como foi sua aplicação na construção da catapulta.

Descrição Detalhada do Projeto

Cada grupo de 3 a 5 alunos deverá projetar e construir uma catapulta usando materiais de baixo custo, como palitos de sorvete, elásticos, fita adesiva e colheres de plástico. Eles irão usar a força elástica para lançar um pequeno objeto, como uma rolha ou uma bolinha de papel, a uma distância máxima.

Durante esse processo, os alunos precisarão pesquisar e entender quais fatores influenciam a distância que o objeto voará, como a tensão no elástico, o peso do objeto lançado, o ângulo de lançamento etc.

Depois que as catapultas estiverem prontas, os grupos realizarão uma série de testes, registrando diferentes medições e variáveis, como a distância alcançada, o peso do objeto, o ângulo de lançamento, entre outros. Depois, eles usarão essa informação para analisar o desempenho de sua catapulta e melhorá-lo.

Materiais Necessários

• Palitos de sorvete (50-100 unidades)
• Elásticos (10-20 unidades)
• Fita adesiva
• Colher de plástico
• Objetos pequenos para lançamento (bolinha de papel, rolha, etc.)
• Régua ou fita métrica
• Balança (se disponível)
• Projetor (para apresentação final do trabalho)

Passo a Passo Detalhado

1. Pesquisa Preliminar: Antes de iniciar a construção, os alunos deverão realizar uma pesquisa sobre a força elástica, o trabalho de Robert Hooke, e como eles são aplicados na construção de catapultas.

2. Projeto da Catapulta: Após a pesquisa, os alunos devem esboçar e planejar sua catapulta, identificando onde e como a força elástica será usada.

3. Construção da Catapulta: Com o projeto em mãos, os alunos devem construir a catapulta usando os materiais sugeridos.

4. Testes e Experimentos: Uma vez que a catapulta esteja pronta, os alunos devem realizar uma série de testes, alterando variáveis como o peso do objeto e a tensão no elástico, e registrar os resultados.

5. Análise dos Resultados: Os alunos usarão os dados coletados para identificar padrões e relações, discutir seus resultados e descobrir maneiras de melhorar o design de sua catapulta.

6. Redação do Relatório: Os alunos devem se basear no que aprenderam e em suas experiências durante o projeto para redigir o relatório. Deve conter uma introdução com a teoria da força elástica, o desenvolvimento do trabalho com uma explicação detalhada de como foi feita a construção da catapulta e os testes realizados, as tabelas e gráficos elaborados com os resultados obtidos e, por fim, as conclusões, discutindo os resultados e o que aprenderam. Não se esqueçam de citar todas as referências utilizadas na bibliografia!

7. Apresentação do Trabalho: Cada equipe apresentará seu trabalho para a turma, explicando o design de sua catapulta, os testes que realizaram, seus resultados e conclusões.

Espera-se que cada aluno dedique pelo menos 12 horas a este projeto, dividindo o tempo entre pesquisa, construção, experimentação, análise e redação do relatório.

Entregas do Projeto

Ao final do projeto, cada grupo deverá entregar:

1. A catapulta construída.
2. Um relatório escrito com: Introdução (contextualizando o tema e seu objetivo); Desenvolvimento (explicitando a teoria da força elástica, detalhando o passo a passo da construção da catapulta e dos testes realizados, além de apresentar os resultados obtidos); Conclusões (concluindo o trabalho retomando seus pontos principais, explicitando os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas sobre o projeto) e a Bibliografia utilizada.
3. Uma apresentação oral do projeto.

As habilidades técnicas e sócio-emocionais adquiridas serão avaliadas durante todo o processo, desde a construção da catapulta até a apresentação do trabalho.