Uma forma de "medir" o tempo de reação de
uma pessoa de forma lúdica é a seguinte: Um aluno segura
uma régua de 30cm. O outro fica bem em frente com a mão
posicionada para pegar a régua, só com o polegar e o
indicador da mão, tão logo o colega solte a régua.
O aluno que vai pegar a régua deve ficar com a mão numa
posição que vai ser a origem do movimento. A partir
desse ponto, mede-se onde ele consegue segurar a régua. Assim,
você vai ter um valor de s em cm, entre dois instantes, o de
ver soltar a régua e o de conseguir pegá-la, que é
o tempo de reação. O g é conhecido e o espaço
(s) é medido. Pode-se, então, calcular t.
Um bêbado, certamente, não consegue pegar a régua, aliás, um aluno
desatento pode deixar escapar a régua! O teste é conhecido como o
"teste do bêbado".
É
possível usar o oscilador do microcomputador para medir o tempo
de reação com alta precisão. O microcomputador
é programado para possibilitar a medida, de modo que o aluno,
ao ouvir um som específico, deve apertar uma tecla. Diversas
medidas podem ser obtidas facilmente, já organizadas em uma
tabela. O mesmo tipo de medições para um estímulo
visual pode ser feito com outro programa de computador.
Objetivos:
Medir
intervalos de tempo com diferentes aparelhos.
Analisar
um movimento oscilatório.
Parametrizar
o movimento de um pêndulo simples: identificar as
grandezas das quais depende.
Discutir
reprodutibilidade, confiabilidade e precisão da medida.
Discutir
as características de uma unidade de medida possível
de ser reproduzida mundialmente.
Etapa
1: Construir e observar o movimento de um pêndulo simples.
[Esta etapa objetiva o estímulo à observação
e a estimar ordens de grandeza; é uma parte qualitativa]
Construa
um pêndulo utilizando um barbante, uma régua e uma
borracha, conforme mostra a ilustração abaixo, apoiando
a régua na beirada de uma superfície plana, por
exemplo, uma mesa.
Vamos observar
o movimento da borracha soltando-a lateralmente, num plano paralelo
à mesa, para que o movimento seja livre. Descreva o que
você observou.
Solte a borracha
de uma determinada altura. A amplitude do movimento é sempre
a mesma? O período é sempre o mesmo?
Aproximadamente
quantas oscilações você seguiu?
Tente estimar
o período de oscilação em segundos. Tente
estimar quanto mede em centímetros (sem usar a régua!)a
amplitude máxima.
Agora solte
a borracha de uma amplitude maior. Você consegue notar alguma
alteração no período?
Etapa
2: Medida de tempo e de distância
[Agora vamos para a parte quantitativa]
Você
vai precisar de uma escala fixada na parte de trás do pêndulo,
para possibilitar a medida das amplitudes. Pode ser um papel pautado
ou um milimetrado, fixado paralelamente ao plano do movimento oscilatório.
Para medir o tempo use a sua própria pulsação.
Depois repita as medidas com um cronômetro.
Use apenas as oscilações que tenham praticamente a amplitude
inicial. As amplitudes não devem ser muito grandes, para não
dar erros na medida por causa da curvatura do movimento.
Use amplitudes
pequenas e as primeiras oscilações antes de o movimento
ficar muito amortecido .
Anote as
amplitudes máximas em cm ou em divisões do papel.
Meça
o período do movimento em número de pulsações.
Repita a medida em segundos usando um cronômetro (use, por
exemplo, um relógio digital).
Discuta a
precisão da medida em cada caso.
Como poderia
ser feita uma comparação entre medidas efetuadas
por indivíduos diferentes no caso das medidas feitas usando
as pulsações. Discuta também as possíveis
diferenças nas medidas efetuadas com cronômetro.
O que é
fundamental para a escolha de uma unidade de tempo e de espaço
válida universalmente?
Etapa
3: Determinação dos parâmetros que definem o movimento
de um pêndulo.
Use agora
o fio de mesmo comprimento que na etapa anterior, uma borracha
pendurada, mas mude a amplitude inicial e meça o período
com um cronômetro.
Compare com
a medida já efetuada na etapa anterior. Como o período
depende da amplitude? Faça um gráfico de amplitude
contra período.
Use agora
o fio de mesmo comprimento que na etapa anterior, mas com duas
borrachas (depois com 3, com 4 etc.) e repita as medidas.
Como o período
depende da massa? Faça um gráfico do número
de borrachas contra o período obtido em cada caso.
Agora mude
o comprimento do fio apenas para uma borracha pendurada e meça
o período.
Mude novamente
o comprimento, por exemplo, mude de 10 em 10 cm. Meça o
período para cada comprimento.
Faça
um gráfico de comprimento contra período.
Agora que
você já sabe como o pêndulo funciona, construa
um pêndulo cujo período de oscilação
seja de 1 segundo.