2º Curiosidade sobre a Estação Ciência.

Ciências Física

Na área da física é possível encontrar equipamentos referentes à mecânica, ao eletromagnetismo, à termodinâmica e à óptica.

Com o apoio dos monitores da Estação Ciência, o visitante pode desvendar os temas relacionados, interagindo com esses equipamentos.

Eletricidade e Eletromagnetismo

Van der Graaf

O gerador de Van de Graaff é uma máquina capaz de armazenar grande quantidade de eletricidade estática.

Uma correia de borracha, gira atritando-se com uma escova; a correia perde elétrons e fica carregada positivamente. O movimento da correia leva carga positiva para a esfera de metal.

A esfera acumula carga elétrica positiva, até atingir altas tensões elétricas.

O campo elétrico perto da esfera fica intenso, atrai pedaços de papel e outros materiais, podendo produzir faíscas de vários tamanhos.

Quando uma pessoa coloca as mãos na esfera, o sistema pessoa-esfera fica carregado positivamente; os cabelos ficam arrepiados pois as cargas tendem a se acumular nas pontas e se repelem por terem o mesmo sinal.

Anel saltante

Quando ligamos a chave, uma corrente alternada passa pela bobina, produzindo um campo magnético alternado na haste de ferro vertical.

Esse campo magnético induz uma corrente elétrica no anel metálico e que produz outro campo magnético.

Como se fosse um ímã, o anel é repelido pelo campo produzido pela bobina.

A repulsão magnética causa o salto do anel.

Temos um anel de alumínio e outro de ferro, ao ligarmos as duas chaves, percebemos que o anel de alumínio salta mais alto por ser mais leve que o de ferro.

Chispa trepadeira(arco voltáico)

Um transformador de alta tensão gera um forte campo elétrico entre as hastes metálicas.

Este campo acelera elétrons livres no ar a tal ponto que, ao colidir com as moléculas próximas, provoca uma ionização, liberando outros elétrons que serão por sua vez acelerados.

Assim, o ar deixa de ser isolante, passando a conduzir a eletricidade.

A descarga elétrica aquece o ar em seu redor, como o ar quente tende a subir, a descarga o acompanha.

Condutividade elétrica

Os materiais que conduzem corrente elétrica com facilidade, como os metais, são chamados de condutores elétricos, os que dificultam a passagem de cargas elétricas, como a borracha, são isolantes elétricos.

A condutividade elétrica depende da estrutura atômica de cada material.

Aplicando a mesma diferença de potencial em diferentes condutores, a corrente elétrica em cada um será diferente.

Eletroímã

Uma corrente elétrica em uma bobina cria no seu interior um campo magnético na direção do eixo da bobina. A bobina atrai pedaços de ferro como se fosse um ímã natural: é um eletroímã.

Quando se coloca um núcleo de ferro dentro da bobina o eletroímã fica mais potente, mesmo se o ferro não estiver imantado inicialmente.

No ferro, cada átomo produz um pequeno campo magnético, como se fosse um micro-ímã. Quando os átomos estão desordenados, apontando ao acaso em todas as direções, o ferro não está imantado.

Quando colocamos o ferro dentro do eletroímã, o campo magnético provoca o alinhamento paralelo de todos os átomos, aumentando o campo.

Forno de indução

Ao ligar a chave, uma corrente alternada passa pela bobina.

O campo magnético alternado no núcleo de ferro induz uma corrente em um anel.

Como o anel é só uma espira e a corrente é intensa, rapidamente ocorre o aquecimento, fazendo com que a água que se encontra no anel ferva.

Indução Eletromagnética

Quando uma bobina gira perto de um ímã surge uma tensão elétrica.

Sempre que ocorre a variação do fluxo do campo magnético que atravessa a bobina, surge um campo elétrico que provoca uma corrente no fio.

Se aumentarmos a velocidade da bobina, aumentamos a variação do fluxo do campo magnético e, portanto, a corrente elétrica induzida.

O efeito seria o mesmo se o imã estivesse em movimento e a bobina parada.

Máquina de indução eletrostática

As placas metálicas montadas nos discos isolantes recebem uma carga elétrica inicial por atrito, depois de algum tempo a carga aumenta por indução eletrostática.

Ao girar os discos, as placas passam umas depois da outra, causando indução recíproca e transmitindo cargas para outras placas que estão do lado oposto do disco por meio das escovas.

O arranjo é tal que, com dois discos de trinta placas, é possível alcançar em dias secos mais de 50.000 volts (faíscas de 5 cm) entre os eletrodos.

O modelo desta máquina foi desenvolvido por Winshurst na Inglaterra no fim do século XIX.

Levitador eletromagnético

Neste equipamento é possível fazer uma esfera metálica levitar próximo de um eletroímã.

Isto é possível porque a corrente do eletroímã é controlada por um feixe de luz que passa sobre a esfera e incide em um sensor (a corrente do eletroímã aumenta quando a luz aumenta de intensidade).

Quando a esfera sobe, atraída pelo imã, a passagem de luz é interrompida, causando a diminuição da corrente no eletroímã. A esfera cai e deixando passar luz, aumentando novamente a corrente no eletroímã.

A esfera fica em equilíbrio na posição em que a força eletromagnética compensa exatamente a força peso.

Levitador do ímã

Um pequeno ímã repousa sobre um disco de alumínio.

Quando um material condutor se move relativamente a um ímã, surge uma corrente elétrica no condutor: é a indução eletromagnética.

Ao fazer girar o disco de metal, ele fica em movimento em relação ao ímã, surgindo então corrente elétrica no disco.

A corrente elétrica no disco produz um campo magnético que exerce uma força repulsiva sobre o ímã, impulsionando-o para cima.

O ímã fica em equilíbrio quando a força magnética para cima compensa exatamente o seu peso.

Limalha de ferro no campo magnético

Perto de um ímã, cada partícula de limalha de ferro se comporta como uma pequena agulha de bússola e se orienta no campo magnético formando desenhos das linhas de força do campo.

Motor elétrico

Neste experimento, a corrente elétrica alternada que entra é transformada em corrente contínua.

Esta corrente cria na bobina pólos magnéticos norte e sul, atraindo o rotor de um lado e repelindo de outro, fazendo com que gire em um sentido.

Invertendo o sentido de entrada da corrente na bobina, os pólos também ficam invertidos, alterando o lado para o qual o rotor gira.

Bola de plasma

A bola de vidro contem ar a baixa pressão.

A esfera metálica no centro está ligada a uma tensão elétrica alternada, de alta frequência e alta tensão.

O intenso campo elétrico dentro da bola acelera os elétrons livres que colidem com os átomos do gás e provocam a ionização, liberando mais elétrons, que também serão acelerados.

Forma-se uma descarga elétrica no gás.

Resistência elétrica

Ao colocar as mãos sobre os moldes metálicos o circuito é fechado.

O corpo conduz corrente elétrica de um ponto a outro do circuito.

O medidor apresenta a resistência elétrica do corpo; essa resistência depende da umidade da pele, da constituição orgânica de cada pessoa, entre outros fatores.

Bobina de Tesla

Foi inventada pelo físico croata Nikola Tesla por volta de 1900 nos Estados Unidos.

Trata-se de uma bobina de fio acoplada a um condensador que forma um oscilador elétrico de alta frequência.

Próximo à bobina se estabelece um campo elétrico intenso que é capaz de provocar descarga em um gás rarefeito.

Quando aproximamos uma lâmpada fluorescente, mesmo desligada ou "queimada", há emissão de luz e a lâmpada se ilumina.

texto de referência: Exposição da Física - Estação Ciência
texto e diagramação: Desiree Della Monica Ferreira

Planetário

Com a função de reproduzir o céu noturno, o planetário desenvolve no público o conhecimento básico sobre astronomia. Em uma cidade cosmopolita, como São Paulo, as crianças e, até mesmo, os adultos acabam por esquecer as constelações escondida atrás da poluição.

Entre os destaques da atração está o número de estrelas, que é de nove mil, além dos movimentos rotacionais, como o da Terra, que permite que o público visualize o Céu diurno e noturno, e três tipos de iluminação. Nele também poderão ser vistas as constelações, de acordo com a época do ano: primavera (Pegasus), verão (Orion), outono (Leão) e inverno (Escorpião), e as linhas do Equador e Meridiano.

Nas apresentações, os monitores mostrarão o Céu em três fases: no início da tarde, no meio da madrugada e também durante o amanhecer.

Além de todas as atrações, o Planetário Asterdomus permite uma apresentação lúdica, com a simulação de uma viagem, que pode ser espacial, pela superfície da Terra ou através do tempo.

texto: Rosane Storto