Cartilha-p-fisica-brinquedos

Prévia do material em texto

FISICA DOS BRINQUEDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cartilha de orientação para alunos e professores 
 
ELABORADA POR: 
 
JEFFERSON PEREIRA RODRIGUES 
1º ANO 09, 10 E 12 da escola EEB José Duarte Magalhães 2014. 
 
 
 
 
 
 
 
Esta cartilha foi elaborada durante a intervenção na EEB José Duarte 
Magalhães para realização do projeto Física dos Brinquedos com as turmas 
do 1º ano 09, 10 e 12 do ano de, no primeiro semestre, sob a orientação 
do professor/ pesquisador. Jefferson Pereira Rodrigues. Seu objetivo é 
difundir as informações a respeito da Física dos Brinquedos, e ainda 
relacionar o funcionamento de alguns brinquedos como semelhantes ou 
iguais e conscientizar aos leitores da existência de suas preconcepções. 
Os elaboradores autorizam o uso do material para fins educacionais, 
desde que feito sem objetivos financeiros e devidamente citados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
1. Bambolê 
1.1. Origem 
 1.2. Característica 
 1.3. Física no bambolê 
 1.4. Onde encontramos no cotidiano 
 
2. Mola maluca 
2.1. Origem 
 2.2. Característica 
 2.3. Física na mola maluca 
 2.4. Onde encontramos no cotidiano 
 
3. Peteca 
3.1. Origem 
 3.2. Característica 
 3.3. Física na peteca 
 4.4. Onde encontramos no cotidiano 
 
4. Pião 
4.1. Origem 
 4.2. Característica 
 4.3. Física no pião 
 4.4. Onde encontramos no cotidiano 
 
5. Ioiô 
5.1. Origem 
 5.2. Característica 
 5.3. Física no ioiô 
 5.4. Onde encontramos no cotidiano 
Apresentação 
 
 
 
O funcionamento dos brinquedos não costuma ser objeto da nossa atenção. 
O mesmo acontece com grande parte dos artefatos presentes em nosso 
cotidiano: a preocupação normalmente está na sua utilidade e não no 
“como funciona”. No entanto, esse tipo de reflexão acontece em pelo menos 
duas ocasiões: no momento em que encontramos o brinquedo pela primeira 
vez e no momento em que ele não funciona. 
Dessa forma, ao introduzirmos a visão da Física sobre algum brinquedo, 
devemos considerar que as pessoas constroem explicações próprias acerca 
do seu funcionamento. 
Essas explicações são normalmente limitadas àquele brinquedo e não 
chegam a ser generalizadas para outros objetos ou situações; mesmo assim, 
elas oferecem uma espécie de resistência à explicação científica. Outro 
conflito provável advém do vocabulário conceitual da Física, que a maioria 
das pessoas desconhece. 
O brinquedo oferece uma excelente oportunidade de apresentar o 
vocabulário da física e explorar como a natureza funciona. Partindo dessa 
constatação, esta cartilha objetiva: introduzir a linguagem da física, 
visualizar a relação de causa e efeito de variáveis físicas, relacionar o 
funcionamento de alguns brinquedos como semelhantes ou iguais e 
conscientizar aos leitores da existência de suas preconcepções. 
 
Objetivos (aponta o caminho proposto pela atividade); 
Como posso fazê-lo funcionar? (oferece orientações práticas); 
Como posso explorar o brinquedo? (indica possibilidades de exploração 
dos fenômenos físicos através do brinquedo); 
Como acontece? (explica brevemente os principais fenômenos); 
Um pouco mais... (apresenta procedimentos ou ideias extras); 
Onde encontramos no cotidiano (relaciona o funcionamento a fatos 
cotidianos). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Bambolê 
 
 
 
ORIGEM 
 
Foi criado no Egito há três mil anos. Nesta época, era feito com fios secos 
de parreira (o pé de uva). As crianças egípcias imitavam com os bambolês 
as artistas que dançavam com aros em torno do corpo. O bambolê de 
plástico colorido, como conhecemos, surgiu nos EUA em 1958. 
 
 
 
 
FUNCIONAMENTO 
 
As diversas partes do corpo da pessoa (cintura, pescoço, braço etc.) 
funcionam como um eixo móvel que gira junto com o anel (bambolê). Para 
que ocorra a manutenção do giro do anel, é necessário que haja uma força 
contrária à força peso, evitando a sua queda. A força de atrito entre a 
parte do corpo que toca o anel e o próprio anel atua de baixo para cima 
para equilibrar a força peso. 
 
 
 
FÍSICA NO BAMBOLÊ 
 
Além disso, essa mesma força de atrito é responsável por controlar a 
velocidade do bambolê: aumentando a velocidade com que move o seu 
corpo, você irá aumentar a velocidade do bambolê, ou seja, aumentando a 
força de atrito entre você e o anel, você vai aumentar a velocidade do 
objeto. 
Podemos relacionar a velocidade de giro e a força centrípeta (mais fácil 
de verificar no braço), ou seja, o fato de que quanto maior a velocidade, 
maior será a força necessária para manter o movimento, facilmente 
verificado quando mudamos a velocidade de giro do brinquedo. 
 
 
Onde encontramos no cotidiano 
 
 
Na ginástica artística, nas apresentações de dança, na laçada de animais e 
nas situações que envolvem um eixo e um anel girando, como acontece 
quando brincamos com uma caneta e um rolo de fita adesiva. 
 
Além de todo benefício físico, o bambolê ainda possibilita uma interação 
com a natureza, pois também pode ser praticado ao ar livre. 
 
Tem quem ache que os lúdicos bambolês ficam restritos às brincadeiras de 
criança, mas eles acabaram por invadir o mundo dos adultos e vem 
conquistando cada vez mais adeptos devido aos vários benefícios que 
oferecem a quem pratica. Portanto, esqueça aquele circulo levinho usado 
pela molecada durante as brincadeiras depois da escola, o bambolê 
passou a ser uma modalidade de exercício capaz de eliminar muitas 
calorias, afinar cintura, definir abdome, ajudar a coordenação motora e, 
ainda, diminuir o stress da correria do dia a dia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Educaterra. 
terra.com.br/educação/ 
 
 
 
 
2. Mola maluca 
 
ORIGEM 
 
 
 
Pouca gente sabe, mas este brinquedo foi inventado por acaso em 1943. 
Enquanto trabalhava num estaleiro de navios de guerra, o engenheiro Richard 
James esbarrou numa mola torcida. A mola caiu da prateleira sobre uns livros, 
depois sobre a mesa e em seguida no piso, onde ficou a balançar como 
esperando novas instruções. Ele disse a sua esposa: "Acho que podemos fazer 
um brinquedo desta mola." O casal tomou um empréstimo de US$500 para 
fabricar o primeiro lote de 400 unidades. Desde então, foram vendidas mais 
de 300 milhões de unidades. 
 
 
FÍSICA NA MOLA MALUCA 
 
As molas têm a propriedade de se esticar e comprimir, ou seja, de se 
deformar. Quando a deformamos, ela reage tentando voltar para sua posição 
original. Essa “elasticidade” varia bastante de mola para mola. Por exemplo, 
a Mola maluca é muito fácil deformar, já a mola da suspensão de um 
automóvel é muito difícil. Isso acontece porque as molas são fabricadas com 
diferentes graus de “rigidez”. 
Num automóvel, o objetivo é que as molas oscilem o menos possível; logo, 
elas devem possuir uma “rigidez” elevada, para que o peso do carro sobre 
elas não consiga deformá-las, ou deformá-las muito pouco. 
As molas também têm a capacidade de armazenar energia. Por exemplo, essa 
capacidade é o que permite que a maçaneta de uma porta retorne sozinha 
para sua posição original. 
Na suspensão dos veículos, no Bungee-Jumping, no vestuário e nos acessórios 
(elástico para amarrar), nas portas e em diversos equipamentos eletrônicos. 
 
Onde encontramos no cotidiano 
As molas são construídas de materiais e tamanhos diferentes, e por isso se 
comportam de diferentes formas. Isso é importantíssimo, pois a mola utilizada 
na suspensão de carros não pode se comportar da mesma forma que a mola 
utilizada num grampo de roupa, por exemplo. 
 
 
 
3. Peteca 
ORIGEM 
Índios de várias etnias que viviam em diversas regiões do Brasil quando os 
portugueseschegaram aqui brincavam com uma trouxinha feita com pedras 
enrolada em folhas chamada peteca, que significa "bater". 
 
Características: 
 
 
Formado por uma base arredondada, sobre a qual se encaixam penas, o 
objeto é lançado de uma pessoa a outra com golpes dados com a palma 
da mão. 
Perceba que a peteca tem duas partes: a inferior é feita de couro e na 
superior encontram-se as penas. A parte que pesa mais é a parte do couro. 
 
FÍSICA NA PETECA 
Todo corpo possui um ponto em que toda sua massa parece estar 
concentrada e onde todas as forças externas parecem atuar; chamamos 
esse ponto de centro de massa. Analisando o brinquedo, é possível 
perceber que a maior parte da massa da peteca se encontra na parte 
inferior, onde está localizado o seu centro de massa. 
Quando você dá um tapa na peteca, é então aplicada uma força que 
acelera o brinquedo na direção desta força. Por exemplo, quando você dá 
um tapa na peteca lançando-a para cima, ela se move na direção vertical 
até chegar a uma altura máxima e então começa a descer. 
Em todos os corpos, o centro de massa procura ficar sempre na posição de 
menor energia potencial gravitacional, que é a energia que está 
diretamente relacionada com a altura, ou seja, a distância entre o objeto e 
o chão. Assim, a parte inferior da peteca procura estar sempre no ponto 
mais baixo. 
Isso faz com que a peteca volte sempre à sua posição de equilíbrio para 
que possa receber a próxima tapa e continuar a brincadeira, sem deixar a 
peteca cair! 
 
Onde encontramos no cotidiano 
Você também pode observar na peteca aquilo que acontece com o João-
bobo. Coloque a peteca parada em uma superfície e balance-a. Nesta 
situação, quando você balança a peteca, há uma força restauradora que 
faz com que ela retorne à sua posição original. 
 
 
 
 
4. Pião 
 
 
 
Origem: 
Os primeiros piões remontam à Antiguidade, sendo que na Grécia eram 
chamados de strombos e, em Roma, de turbos. 
 
Características: 
 Também chamado de pinhão, esse objeto cônico, geralmente de madeira e 
com ponta metálica, gira com velocidade ao ser lançado com a ajuda de 
um cordão enrolado ao seu redor. Ele possibilita diferentes movimentos, 
como o giro sobre o próprio eixo num mesmo ponto e a jogada de vida ou 
morte, em que é lançado sobre outro com o objetivo de derrubá-lo. 
 
FÍSICA NO PIÃO 
 
Quando se coloca um pião a girar, primeiramente seu eixo de rotação está 
na vertical. Devido ao atrito com o chão sua velocidade angular diminui 
provocando o inclinação do pião, mas ele continuará girando fazendo um 
certo angulo com a vertical. A esse movimento dá-se o nome de precessão. 
 
 
 
Como agora o eixo de rotação do pião não coincide com o eixo vertical, a 
força gravitacional que antes não exercia torque, pois seu braço de 
alavanca era nulo, produz neste momento um torque em relação ao ponto 
de contato. Este torque tem direção perpendicular ao plano formando pela 
força gravitacional e também ao movimento de rotação que não lhe altera 
a intensidade, mas somente a sua direção e sentido. 
 
 
 
Partindo da noção de conservação da energia, pode-se entender melhor o 
pião. Para que ele gire, é necessário fornecer energia ao brinquedo. 
Através do movimento da mão, nós transformamos parte de nossa energia 
em energia de rotação do pião. Essa rotação vai diminuindo à medida que 
 
 
o pião vai dissipando a energia através do atrito com o solo e com o ar, ou 
seja, à medida que essa energia de rotação vai se transformando em 
outras formas de energia, principalmente energia térmica. 
Essa propriedade é conhecida como quantidade de movimento angular, 
que também depende da distribuição de massa do corpo. Em outras 
palavras, quanto mais massa tiver o objeto e mais longe do eixo ela estiver 
concentrada e maior for a velocidade angular do objeto, maior é a 
quantidade de movimento angular e maior sua estabilidade. O movimento 
de precessão do pião é provocado pela força peso, que aplica um torque 
sobre o pião e modifica a sua quantidade de movimento angular. 
Podem-se fazer analogias com o movimento dos planetas e das estrelas, 
assim como com o efeito giroscópio, muito bem exemplificado pela roda de 
inércia. 
 
Onde encontramos no cotidiano 
 
Podem-se fazer analogias com o movimento dos planetas e das estrelas, 
assim como com o efeito giroscópio, muito bem exemplificado pela roda de 
inércia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Ioiô 
 
 
 
ORIGEM 
 
O ioiô é um dos brinquedos mais antigos e populares do mundo, conhecido 
pelos gregos a mais de 2.500 anos. Apesar de ser extremamente simples, o 
que faz subir e descer pela mesma corda? Bom, não é magia, é apenas 
física. 
 
 
Características: 
Formado por dois discos unidos no centro por um eixo em que é presa uma 
corda. Segurando a ponta amarrada a um dedo, deixa-se cair o 
brinquedo com um impulso a fim de fazê-lo subir e descer diversas vezes. 
 
FÍSICA NO IOIÔ 
 
-Descida: enquanto o ioiô está enrolado na mão do indivíduo conserva certa 
quantidade de energia potencial (de posição). Conforme ele desce, converte a 
mesma em energia cinética (energia do movimento). Esta energia é utilizada 
para realizar dois tipos de movimentos que vão coexistir: o de rotação (o ioiô 
gira ao redor do próprio eixo) e o de translação (o ioiô gira – desenrola- ao 
redor da corda). 
Subida: quando a corda está totalmente esticada, o ioiô “dorme”: para de 
transladar ao redor da corda e passa a rotacionar ao redor do eixo, criando 
o chamado “efeito”. É neste momento, inclusive, que os jogadores mais 
habilidosos aproveitam para realizar técnicas e movimentos mais complexos. 
Para o brinquedo voltar a subir, é necessário realizar um leve movimento de 
“puxão”. Tal ato faz com que o atrito entre o carretel e a corda aumente, 
dificulte o movimento de rotação e viabilize a translação: mas agora, para 
cima. 
 
 
 
 
COMO ACONTECE... 
 
1. A força da gravidade puxa o ioiô para baixo e faz com que ele gire, já 
que o brinquedo está preso a um barbante. 
2. Na descida, o ioiô ganha tanta aceleração que, quando o barbante se 
estica todo, ele ainda tem força para girar. Como o brinquedo não pode 
descer mais e segue girando, ele vai na direção contrária, ou seja, tende a 
escalar o barbante e voltar para a mão da pessoa. 
3A. O barbante, em geral, não fica preso com força ao eixo do disco. Assim 
ele gira um pouco em falso antes de começar a subida, permitindo alguns 
truques, como fazer o brinquedo andar no chão. 
3B. Em ioiôs mais modernos, criados a partir da década de 60, o barbante 
não fica preso diretamente ao eixo, mas a um sistema de rolamento. Assim ele 
pode girar em falso mais tempo. Alguns modelos giram por minutos a fio 
4. Se você der um tranco no barbante, o atrito entre o eixo e o rolamento 
cresce e o ioiô, sem poder girar em falso, sobe por causa da força acumulada 
na descida (energia potencial). Nos modelos tradicionais, o tranco aumenta o 
atrito entre a corda e o próprio eixo, fazendo o brinquedo subir do mesmo 
jeito. 
 
Quando soltamos um ioiô, ele vai desenrolando o fio até certa altura, 
perdendo energia potencial e adquirindo energia cinética, tanto translacional 
quanto rotacional. Ao desenrolar todo o fio, ocorre um impacto que remove 
toda a energia cinética translacional restante, deste modo, começa a girar 
tendo apenas energia cinética rotacional. 
Ele continua com este movimento, ou seja, girando até que o fio seja puxado 
para que se enrole novamente no eixo. O ioiô subirá perdendo energia 
cinética e ganhando energia potencial. 
Se em vez de apenas soltarmos o ioiô, jogarmos com certa velocidade inicial, 
consequentemente sua energia cinética rotacional será aumentada. Já a 
aceleração, em um ioiô ideal, é constante e para que esta seja pequena, o ioiô 
deve ser leve,com um momento de inércia grande e eixo com raio pequeno. 
 
 
 
 
 
 
Referencias 
TERRAZAN, Eduardo A.; HERNANDES, C. L.; CLEMENT, L. Uma Atividade 
Experimental Investigativa de Roteiro Aberto Partindo de Situações do 
Cotidiano. In: 
ENCONTRO DE PESQUISA EM ENSINO DE FÍSCA – EPEF, VIII, 2002, Águas 
de Lindóia, São Paulo: SBF, junho 2002. 
http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol4/Num2/v4n2a12.pdf#search=%22Ne
lson%20Studart%20%22fisica%20moderna%20e xperimental%22%22 
Movimento Harmônico Simples, disponível em 
http://www.ufsm.br/gef/Mhs.htm#item06 
HORDONES, N. M. M.; BARBOSA, S. S. R. O esporte moderno e a 
constituição do esporte Peteca no Brasil. Disponível em: 
http://www.fef.unicamp.br/sipc/anais8/Sergio%20Servulo%20Ribeiro%2
0Barbosa%20-%20UNITRI%20Uberl%E2ndia%20-%20MG%20Pg .pdf 
Acesso em 11/12/2013. 
Ludofísica Pet Física, disponível em 
http://www.pet.dfi.uem.br/ludofisica/ioio.html 
BROUGÈRE, Gilles. A criança e a cultura lúdica. In: KISHIMOTO, Tizuko 
Morchida (org.). O brincar e suas teorias. São Paulo: Pioneira, 1998. 
Brinquedo e Cultura. São Paulo: Cortez, 1997. ENDE, Michael. A história 
sem fim. 8 ed. São Paulo: Martins Fontes, 2000. 
FIGUEIREDO, Taicy de Ávila. Teatro de bonecos na Educação Infantil. 
Disponível em: www.psicopedagogia.com.br. Acesso em: 26 maio 2005. 
Faces da Energia, de Aníbal Figueiredo e Maurício Pietrocola. Coleção 
Física –Um 
outro lado. São Paulo, Editora FTD, 2001. 
Física 1: Mecânica, do Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. / 
GREF. 7º ed. 
– São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2001. O Giroscópio, 
disponível em 
http://br.geocities.com/saladefisica5/leituras/giroscopio.htm 
Ludofísica Pet Física, disponível em 
http://www.pet.dfi.uem.br/ludofisica/ioio.html 
Luciana Pereira, Graduada em Licenciatura em Educação Física - 
UniCEUMA, e-mail: lucianadacostapereira@gmail.com. Disponível em: 
http://lucianadacostapereira.blogspot.com/