Estudo do movimento de um corpo sob ação de força viscosa usando uma porção de xampu, régua e relógio

Abstract

Estudo do movimento de um corpo sob ação de força viscosa usando uma porção de xampu, régua e relógio Experimentos didáticos sobre movimento uniforme usualmente requerem equipamentos e montagens de custos relativamente altos. Esse fatoé um obstáculo para alunos e professores de escolas que não possuam um laboratório de ensino bem equipado. Nesse artigo, descrevemos um experimento alternativo para o estudo do movimento de um corpo num meio viscoso. Devido a sua simplicidade, o experimento pode ser realizado até mesmo em casa, sem muita dificuldade. Os materiais compreendem uma porção de xampu, régua e um relógio digital. O experimento consiste na medida direta das velocidades com que as bolhas de ar sobem dentro do xampu. Demonstramos que uma dependência exponencial para a força viscosa com a velocidade produz resultados que concordam com as medidas experimentais. Palavras-chave: bolhas de ar, atrito viscoso, movimento uniforme.Didactic experiments concerning the uniform motion usually require expensive apparatus and or equipment. The latter may be a restrictive factor for high school students and physics teachers. In this paper, we describe an alternative set of experiments concerning the motion of air bubbles in viscous media, which can be performed at home. The materials employed comprise a bottle of shampoo, a ruler and a digital clock. The experiment consists of the direct measurement of the velocity of the ascendant air bubble in a shampoo medium. We demonstrate that an exponential dependence of the force with the velocity agrees with the terminal velocities measured. Keywords: air bubble, viscous friction, uniform motion. IntroduçãoQuem nunca apreciou no momento do banho as pequenas bolhas de ar suavemente subindo dentro do frasco de xampu? Uma rápida observação dessas bolhas revela que bolhas de tamanhos diferentes sobem com velocidades diferentes e que as bolhas maiores são mais rápidas. Além disso, a velocidade de cada bolha parece ser sempre a mesma durante toda sua trajetória. Como explicar essas observações? O entendimento desse fenômeno envolve conceitos como as leis do movimento de Newton, resultante de forças e atrito viscoso. A proposta desse artigoé apresentar um experimento com essas bolhas que pode ser utilizado pelo professor de escolas de nível médio e superior no estudo desses conceitos. A facilidade de se reunir os materiais necessários e a simplicidade de se realizar as medidas são pontos importantes desse experimento, já que temse a necessidade apenas de um frasco cheio de xampu, régua e um relógio que funcione como cronômetro. O atrito nesse experimento nãoé eliminado, como nos modernos trilhos de ar, mas sua presença proporciona um fenômeno ainda mais rico em conceitos físicos do que o movimento com pouco atrito e, como será mostrado, explica as magnitudes das velocidades observadas. Procedimento experimentalO experimento consta de produzir algumas bolhas no xampu 2 por agitação, escolher uma bolha, medir aproximadamente o seu diâmetro 3 , fazer com que ela atinja a parte inferior do t...