O documento apresenta exemplos de brinquedos encontrados em parques de diversão e faz uma análise física de cada um, relacionando conceitos como energia potencial e cinética, conservação de energia, movimento harmônico, pêndulo e outros. Os brinquedos analisados incluem o tobogã Insano, o Kalafrio e o Barco Viking, calculando grandezas como velocidade, período e frequência de oscilação. O objetivo é mostrar aos estudantes como a física está presente em atividades de lazer e entre
2. Introdução
O objetivo deste trabalho é mostrar um exemplo
de aula extraclasse onde, com análises de
situações físicas são expostas em uma
linguagem acessível aos estudantes
secundaristas mostrando que a física está bem
próxima de nosso cotidiano.
3. INSANO
A Física está presente em muitas atividades de
nosso dia, e poucas vezes associamos as
atividades com a ciência, especialmente
quando nos divertimos. Mostrar os conceitos,
princípios e leis da física através de algo
concreto de nosso cotidiano é sem dúvida bem
mais palpável para o aprendizado.
Será feita uma apresentação de alguns
brinquedos de certos parques e em seguida
uma análise básica de conceitos, princípios e
leis da física peculiares de cada brinquedo.
Comecemos pelo Beach Park, é um ótimo local
para fazer análises, pois, suas estruturas nos
permite retirar várias informações sobre os
brinquedos e componentes da diversão no
parque, as bóias por exemplo, são alternativas
para se mostrar conceitos de hidrostática, os
tobogãs – conservação da energia, entre outros
a geometria dos brinquedos também
interferem e tudo pode ser analisado. http://www.google.com.br/imgres?q=insano+water+slide&um=1&hl=
en&sa=N&biw=1123&bih=597&tbm=isch&tbnid=8LdjXvYFdtESPM:&i
O primeiro exemplo foi do Beach Park seu mgrefurl=http://www.beachpark.com.br/site/en/water-
nome é “Insano”. park/attraction-
insano.asp&docid=j6Gy4c8YqIVb3M&imgurl=http://www.beachpark
.com.br/site/en/imagens_/sidebar-parque-aquatico-insano-
img.jpg&w=343&h=317&ei=LzF0ULHtK6ix0QGUzYD4Dw&zoom=1&i
act=rc&dur=409&sig=109921372039348741369&page=1&tbnh=125&tbn
w=139&start=0&ndsp=18&ved=1t:429,r:0,s:0,i:71&tx=27&ty=45
4. INSANO
Descrição do brinquedo e informações: Partindo do ponto mais alto do tobogã e
“Você vai viver uma das experiências adimitindo que a pessoa parta do
mais radicais da sua vida. repouso pelo princípio da conservação
O Insano é o mais alto toboágua do
da energia temos:
mundo com 41 metros de altura, recorde
registrado no Guiness Book. Sua altura Eponto+alto = Eponto+baixo
equivale a dimensão vertical de um m.g.H = (½).m.V2
prédio de 14 andares. com:
Em função da sua altura e inclinação, o
g = 9,8m/s2 , H = 41m
toboágua proporciona uma descida
extremamente rápida - cinco segundos -
a uma velocidade de 105 km/h. Por essas implica em V ~ 102,05 Km/h
características, o Insano é considerado o
mais radical dos equipamentos do que é o valor aproximado da
gênero no planeta. Ao final do percurso, apresentação do brinquedo.
o Insano possibilita um relaxante
mergulho na piscina.” Sabemos também que a energia não se
conserva devido ao trabalho que força de
atrito realiza sobre o corpo em descida.
5. KALAFRIO
O Kalafrio também é um
briquedo interessante
devido a sua forma de
“half de skate” como
mostrado na figura 3.
6. KALAFRIO
Kalafrio
“Segure firme e solte a adrenalina!
O frio na barriga é só uma parte de
toda a emoção que você vai sentir ao
"navegar" em uma bóia, numa pista
radical de sete metros de altura e
quase 90º de inclinação.
No Kalafrio, você vai deslizar de uma
torre a 11 metros de altura direto em
um "half" gigante, em formato de
pista de skate, e subir a quase sete
metros de altura num ângulo de
quase 90º, numa velocidade média
de 22km/h. O equipamento utiliza
bóias para uma ou duas pessoas.”
7. KALAFRIO
Devido a sua forma O Kalafrio apresentaria
um M.H.S o que nos daria uma movimentação
infinita se sua energia se conservasse. Como
existe o atrito entre a água e a bóia a altura que
será atingida no lado oposto ao inicial do
movimento será reduzida e assim
sucessivamente até q a bóia pare
caracterizando um movimento harmônico
amortecido.
Considerando que um homem de 70Kg,
escorrega num local onde a aceleração da
gravidade vale g = 9,8m/s2.
Podemos calcular o trabalho realizado pela
força de atrito durante o movimento do ponto
A até o ponto B através do teorema:
Watrito = −ΔEp (1.1)
Watrito = - m.g.hB - m.g.hA
Watrito = -70.9,8.7 +70.9,8.11
Watrito = 2744 J
8. Modelo de “loop” vertical
Explicação
Iremos para efeito de simplificação considerar carrinho como uma esfera e analisar seu
movimento.
Modelo ideal: não considerando as forças de atrito nem o movimento de rotação da
esfera.
A energia mecânica se conserva, em qualquer ponto da trajetória, ou seja: Energia
Mecânica em A = Energia Mecânica em B.
Assim, desprezando-se a rotação (energia cinética de rotação) obtém-se o resultado:
mgH = (1/2)mv2 + mg(2R), onde m = massa da esfera e v = velocidade da esfera ao passar
por B.
A velocidade mínima da esfera para fazer a curva em B, sem desprender-se, está
relacionada com a força centrípeta em B, de forma que a 2a Lei de Newton aplicada em B
resulta em: mv2/R = mg , e, portanto, v2 = Rg.
Substituindo-se esse resultado na expressão inicial e fazendo as simplificações obtém-se
o valor da altura mínima na qual a esfera deve ser solta, para que efetue o “loop” com
sucesso: H = (5/2).R
9. Modelo de “loop” vertical
Modelo real: leva em
consideração o atrito e a
energia cinética de rotação
das rodas.
Nesse caso, a altura
mínima resulta num valor
maior e 2,7.R, pois parte da
Energia Potencial em A, será
transformada em Energia
Cinética de Rotação das rodas
e também dissipada em
forma de energia sonora,
vibracional e de calor.
10. Barco Viking
Um brinquedo bem requisitado
nos parques de diversões é o
“Barco Viking”.
È basicamente um estrutura de
movimento pendular que
provocam sensações de
“aumento e diminuição de peso”.
O movimento é descrito como
um pêndulo simples que
consegue manter a oscilação por
longo tempo porque através de
dispositivos mecânicos mantém
sua velocidade praticamente
constante e pode ser analisado
da seguinte forma mostrada na
figura 8.
11. Barco Viking
E seu período de oscilação está Mas, T.f = 1 (1.3) ,então a freqüência de
relacionado comprimento do pendulo e a oscilação também está relacionada com
aceleração da gravidade no local como o comprimento de pêndulo e w= 2.3,14. f
indica a equação abaixo. (1.4) logo temos como encontrar a
velocidade.
T = 2 (L / g )1/2 (1.2) Reorganizando as equações
E poderíamos nos perguntar qual a
(1.2),(1.3),(1.4), obtemos:
velocidade que um Barco Viking atinge?
Bem, vamos fazer algumas considerações w= ( g / L )1/2 (1.5)
iniciais como sabemos que a relação w= 0,9899 s-1
matemática que rege o movimento do
barco depende do comprimento do E a velocidade V está relacionada da
pêndulo vamos supor um comprimento seguinte forma:
L de 10m para nossos cálculos, num local
onde 9,8m/s2. V = w.L
Utilizando a equação (1.2) V = 0,9899.10
encontraremos o período de oscilação T. V = 9,899 m/s
Ou 35,6 Km/h.
12. Considerações Finais
Como podemos verificar a Física está presente em nosso cotidiano
mesmo quando estamos em momentos de lazer. Com conceitos e
análises simples encontramos algumas grandezas físicas que talvez
nem pudéssemos em pensar nelas, mas que alguém pensou e projetou
tudo para nosso lazer e segurança. A física não é uma ciência absurda
ou fora de nossa realidade como escutamos muitas vezes os alunos
comentando, e isso se deve aos docentes que não estimulam seus
alunos a pensar na realidade e se restringem suas aulas a monotonia de
sempre usando apenas o quadro e reproduzindo livros texto. Sabemos
também que os modelos da física são metafóricos, porém se
aproximam muito de nossa realidade e deixar de apresentar-los
relacionando com o dia-a-dia deixamos a porta da abstração aberta no
entendimento dos discentes. Os parques de diversão, locais escolhidos
neste trabalho, são atrações que quebram o gelo da rotina da sala de
aula fazendo que os conceitos se solidifiquem de forma agradável para
os alunos trazendo a aproximação da Física e suas aplicações.
