Força Magnética sobre Cargas Elétricas

No dia 31 de Agosto de 2016 os bolsistas de iniciação à docência observaram e ministraram aulas supervisionadas sobre Força Magnética sobre Cargas Elétricas.

Iniciamos as aulas explicando aos alunos que a força magnética só aparece quando uma carga elétrica em movimento cruzar as linhas do campo magnético. Esta foi a melhor estratégia didática que encontramos para explicar a relação matemática que descreve a força magnética:

Para representar a carga elétrica em movimento nós utilizamos um canudinho eletrizado por atrito que “grudava na lousa” por atração eletrostática. O comprimento do canudinho representava o vetor velocidade. A força magnética só surgia no caso em que o canudinho cruzava as linhas de campo magnético desenhadas na lousa.

Na sequência resolvemos alguns exemplos na lousa que envolviam a utilização da fórmula da força magnética e propomos uma lista de exercícios para casa.

Para explicar a direção e o sentido da força magnética nós utilizamos duas estratégias. Primeiro montamos uma representação 3D da famosa “Regra da Mão Esquerda” na qual os vetores velocidade da carga (positiva), campo magnético e força magnética foram representados por palitos de churrasco fixados perpendicularmente entre si em uma tampinha de garrafa pet. Com o modelo 3D em mãos os alunos puderam treinar a sua representação utilizando os dedos da mão esquerda. Comentamos que o ângulo entre V e B não precisava ser necessariamente de 90 graus.

A segunda estratégia, que preferimos por acharmos mais fácil de memorizar e representar, foi a “Regra do Tapa da Mão Direita”:

Para demonstrar a validade das duas regras acima nós montamos um aparato experimental no qual um fio condutor, livre para subir ou descer, passa por uma região na qual um campo magnético é gerado por dois ímãs de neodímio.

Quando o fio é percorrido por uma corrente elétrica ele sofre a ação da força magnética e dependendo do sentido da corrente ele pode subir ou descer, derrubando (se a força for para cima) ou não (se a força for para baixo) a figura de um homenzinho colocada sobre os ímãs.

Para ilustrar o surgimento da força magnética nós desmontamos um alto falante e mostramos seus principais componentes: o fio por onde passa a corrente (bobina), o ímã que gera o campo magnético e o cone de papel (preso à bobina) que sofre a força magnética. O cone vai para frente e para trás gerando a onda sonora no ar.

Para tornar ainda mais claro o funcionamento do alto-falante nós montamos um modelo didático composto de uma bobina de fio esmaltado enrolada num tubo de papel e fixada em uma forminha de isopor. Nas extremidades da bobina conectamos um plug de áudio e ligamos na saída de som de um radinho de pilha.

Os alunos puderam verificar que o som só era reproduzido quando um ímã de neodímio fosse introduzido no interior da bobina.

Baseamos a montagem do alto-falante caseiro no vídeo apresentado a seguir:

Outro experimento realizado pelos alunos nas bancadas foi o motor elétrico simples baseado no mesmo princípio.

Os alunos também verificaram que para inverter o sentido de rotação da espira bastava inverter a polaridade das pilhas ou virar o ímã de ponta cabeça.

Esta aula mostrou que a utilização de experimentos didáticos de baixo custo torna o ensino de Física muito mais prazeroso e significativo.

Carrinho movido a Elástico

No dia 18 de Agosto de 2016 os bolsistas de iniciação à docência colaboraram na realização de uma oficina de construção de um Carrinho Movido a Energia Potencial Elástica.
Cada um dos alunos recebeu dois CDs, dois elásticos de dinheiro, um tubo de rolo de papel higiênico e um palito de churrasco.
Depois explicamos como montar os carrinhos e o princípio físico envolvido no seu funcionamento.
No final da aula realizamos uma competição. O carrinho que conseguiu ir mais longe saiu-se vencedor.

Geomagnetismo

No dia 12 de Agosto de 2016 os bolsistas de iniciação à docência observaram e ministraram aulas supervisionadas sobre Geomagnetismo.
Iniciamos as aulas explicando a origem do magnetismo terrestre segundo a Teoria do Geodínamo.
Na sequência representamos simplificadamente as linhas do campo magnético terrestre considerando apenas um ímã em forma de barra no interior do planeta.
Para ilustrar o assunto apresentamos um vídeo em que o vento solar é desviado pelo campo magnético da Terra formando as auroras boreal e austral.
Finalizamos as aulas explicando o funcionamento das bússolas.
Nesta parte das aulas os alunos receberam os kits experimentais
e construíram bússolas artesanais comparando seu funcionamento a uma bússola comercial.

Guerra de Robôs

No dia 11 de Agosto de 2016 os bolsistas de iniciação à docência realizaram a Guerra de Robôs em comemoração ao Dia do Estudante.
Os robôs foram construídos utilizando-se apenas materiais de baixo custo.
Para cada controle utilizamos 2 interruptores simples de 6 pinos montados em uma forminha de cozinhar ovos em micro-ondas.
Já os robôs foram montados em uma estrutura de madeira com rodas de CD e motores extraídos de impressoras antigas.
Além do caráter lúdico, um dos objetivos da atividade foi ilustrar o conceito de Energia Cinética trabalhado nas aulas anteriores.

Linhas do Campo Magnético

No dia 10 de Agosto de 2016 os bolsistas de iniciação à docência observaram e ministraram aulas supervisionadas sobre Linhas de Indução Magnética.
Iniciamos as aulas contando aos alunos que o Magnetismo sempre inspirou explicações extraordinárias e místicas no decorrer da história e que com o tempo o estudo científico do campo magnético veio desmistificar o assunto.
Para ilustrar este fato apresentamos aos alunos 3 livros contendo magnetismo, sendo um deles de Magia (1801) e outros dois de Física. O conceito de interação via campo de certa forma pôs abaixo todo preconceito místico da interação à distância.
Explicamos aos estudantes que a atração magnética era como se uma mão invisível atuasse. Essa mão invisível seria as linhas de indução magnéticas.
Na sequência das aulas distribuímos os kits experimentais
que continham ímãs de diversos formatos dispostos em forminhas de isopor e dois pedaços de palha de aço.
Pedimos aos alunos que esfregassem os pedaços de bombril sobre as forminhas
de modo a tornar visíveis as linhas do campo magnético. No caso de dois ímãs em forma de barra com polos Norte e Sul próximos, obtemos:
No caso de polos Norte e Norte próximos, eis o resultado:
As aulas terminaram com o experimento no qual aproximamos um ímã na tela de um monitor de raios catódicos.
As imagens formadas foram muito psicodélicas.