Escrito por Lucas Aratake e Otávio Monforte
1. Invent Yourself: Paper Boomerang
Enunciado:
"Make a returning boomerang from a sheet of paper by folding and/or cutting. Investigate how its motion depends on relevant parameters."
Enunciado Traduzido:
"Faça um bumerangue retornável a partir de uma folha de papel dobrando e/ou cortando. Investigue como seu movimento depende dos parâmetros relevantes."
Por onde começar:
+ Experimente diferentes formatos e tamanhos para o bumerangue de papel.
+ Investigue como a quantidade e o tipo de dobra afetam o voo.
+ Teste em ambientes internos e externos para ver como o vento e o espaço influenciam o movimento.
Fenômeno:
2. Air Muscle
Enunciado:
"Place a balloon inside a cylindrical net (as is sometimes used to wrap gahttps://youtu.be/pBKBAaW3ydErlic) and inflate it. The net will expand and shorten. Investigate the properties of such a “muscle”."
Enunciado Traduzido:
"Coloque um balão dentro de uma rede cilíndrica (como a que às vezes é usada para embrulhar alho) e infle-o. A rede vai se expandir e encurtar. Investigue as propriedades desse "músculo"."
Por onde começar:
+ Meça a força gerada pelo "músculo", em diferentes níveis de inflação, utilizando pesos.
+ Explore como o material e a espessura da rede afetam a contração e expansão.
Fenômeno:
3. Lato Lato
Enunciado:
"Attach a ball to each end of a string and connect the center of the string to a pivot. When the pivot oscillates along the vertical direction, the balls start to collide and oscillate with increasing amplitude. Investigate the phenomenon."
Enunciado Traduzido:
"Anexe uma bola a cada extremidade de uma corda e conecte o centro da corda a um pivô. Quando o pivô oscila na direção vertical, as bolas começam a colidir e oscilar com amplitude crescente. Investigue o fenômeno."
Por onde começar:
+ Utilize diferentes comprimentos e materiais para a corda;
+ Meça a amplitude das oscilações com diferentes frequências de oscilação do pivô;
+ Analise a dinâmica do movimento com o Tracker, confira a página de softwares, lá explicamos como fazer isso.
Fenômeno:
4. Climbing Magnets
Enunciado:
"Attach a rod assembled from cylindrical neodymium magnets horizontally to a vertical ferromagnetic rod. Limit the motion of the magnets to the vertical direction. When the ferromagnetic rod is spun around its axis of symmetry, the magnetic rod begins to climb up. Explain this phenomenon and investigate how the rate of climbing depends on relevant parameters."
Enunciado Traduzido:
"Anexe uma haste formada por ímãs cilíndricos de neodímio horizontalmente a uma haste vertical ferromagnética. Limite o movimento dos ímãs à direção vertical. Quando a haste ferromagnética é girada ao redor de seu eixo de simetria, a haste magnética começa a subir. Explique esse fenômeno e investigue como a taxa de subida depende dos parâmetros relevantes."
Por onde começar:
+ Verifique como a velocidade de rotação da haste ferromagnética afeta a subida dos ímãs;
+ Explore os casos limites, com o mínimo e máximo de ímãs.
Fenômeno:
5. Dancing Slinky
Enunciado:
"Twist a slinky several times and keep its bottom fixed. After releasing the top, the slinky starts to 'dance' – wave-like phenomenon can be observed from the side-view. Explain the phenomenon and investigate the parameters affecting the slinky’s motion."
Enunciado Traduzido:
"Torça um slinky várias vezes e mantenha sua base fixa. Após soltar a parte superior, o slinky começa a 'dançar' – um fenômeno de ondas pode ser observado de lado. Explique o fenômeno e investigue os parâmetros que afetam o movimento do slinky."
Por onde começar:
+ Teste diferentes números de torções no slinky e observe o comportamento;
+ Analise a frequência e a amplitude das ondas formadas no slinky, e o que influencia isso.
6. Dripping Faucet
Enunciado:
"A leaky faucet develops interesting dripping patterns, where the time between drops depends on the water flowrate. Investigate this phenomenon and study how it depends on relevant parameters."
Enunciado Traduzido:
"Uma torneira com vazamento desenvolve padrões de gotejamento interessantes, onde o tempo entre as gotas depende da taxa de fluxo da água. Investigue esse fenômeno e estude como ele depende dos parâmetros relevantes."
Por onde começar:
+ Aumente e dimunua a taxa de vazamento, perceba como isso afeta o padrão de gotejamento;
+ Experimente diferentes bicos de torneira;
Fenômeno:
7. Ruler Cannon
Enunciado:
"Two rulers are tightly held against each other. A round projectile (e.g. a plastic bottle cap or a ball) is inserted between them close to one of their ends. When extra force is exerted on the surface of the rulers, the projectile is ejected at a high speed. Investigate this effect and the parameters that affect ejection speed."
Enunciado Traduzido:
"Duas réguas são mantidas firmemente juntas. Um projétil redondo (por exemplo, uma tampa de garrafa de plástico ou uma bola) é inserido entre elas próximo a uma de suas extremidades. Quando uma força extra é aplicada na superfície das réguas, o projétil é ejetado em alta velocidade. Investigue esse efeito e os parâmetros que afetam a velocidade de ejeção."
Por onde começar:
+ Experimente diferentes tipos de projéteis e suas posições iniciais;
+ Varie a quantidade de força aplicada nas réguas e observe a diferença na velocidade de ejeção;
+ Compare os resultados com diferentes tipos de réguas (plástico, metal, madeira).
Fenômeno:
8. Levitating Fluid
Enunciado:
"When a container partially filled with liquid is oscillated vertically and air is injected at the bottom of the container, the fluid can 'levitate'. Investigate the phenomenon."
Enunciado Traduzido:
"Quando um recipiente parcialmente preenchido com líquido é oscilado verticalmente e ar é injetado na parte inferior do recipiente, o fluido pode 'levitar'. Investigue o fenômeno."
Por onde começar:
+ Antes de começar sua teoria, tenha me mente que é um experimento difícil de se controlar;
+ Estude a Instabilidade de Rayleigh-Taylor.
Fenômeno:
9. Magnetic Assist
Enunciado:
"Attach one or two magnets to a non-magnetic and non-conductive base such that they attract a magnet suspended from a string. Investigate how the motion of the moving magnet depends on relevant parameters."
Enunciado Traduzido:
"Anexe um ou dois ímãs a uma base não magnética e não condutiva de forma que atraiam um ímã suspenso por um fio. Investigue como o movimento do ímã suspenso depende dos parâmetros relevantes."
Por onde começar:
+ Teste diferentes distâncias entre os ímãs na base e o ímã suspenso, e comprimentos de fio;
+ Varie o número e a força dos ímãs utilizados;
+ Formulação Lagrangeana descreve bem o fenômeno.
Fenômeno:
10. Rayleigh–Bénard Convection
Enunciado:
"Uniformly and gently heat the bottom of a container containing a suspension of powder in oil (e.g. mica powder in silicon oil), cell-like structures may form. Explain and investigate this phenomenon."
Enunciado Traduzido:
"Aqueça uniformemente e suavemente a parte inferior de um recipiente contendo uma suspensão de pó em óleo (por exemplo, pó de mica em óleo de silicone), estruturas celulares podem se formar. Explique e investigue esse fenômeno."
11. Spring Hysteresis
Enunciado:
"Connect two identical linear springs symmetrically to a mass in a 'V' shape, and apply an adjustable force to the mass. When this force is varied, the resulting motion of the mass depends on the history of changes in the applied force under certain conditions. Investigate this phenomenon."
Enunciado Traduzido:
"Conecte duas molas lineares idênticas simetricamente a uma massa em forma de 'V' e aplique uma força ajustável à massa. Quando essa força é variada, o movimento resultante da massa depende do histórico de mudanças na força aplicada sob certas condições. Investigue esse fenômeno."
Por onde começar:
+ Utilize molas de diferentes constantes elásticas para observar variações no fenômeno de histerese;
12. Sound Versus Fire
Enunciado:
"A small flame can be put out by sound. Investigate the parameters of the flame and characteristics of the sound that determine whether the flame will be extinguished."
Enunciado Traduzido:
"Uma pequena chama pode ser apagada pelo som. Investigue os parâmetros da chama e as características do som que determinam se a chama será extinguida."
Por onde começar:
+ Utilize um microfone para capturar e analisar as características do som que apaga a chama.;
+ Padronize o tamanho da chama e varie as características do som como: frequência (grave ou agudo), intensidade (volume alto ou baixo) e timbre.
Fenômeno:
13. Spaghetti Accelerator
Enunciado:
"When a piece of spaghetti is pushed into a bent tube, small debris of spaghetti may be ejected from the other end of the tube at a surprisingly high speed. Investigate this phenomenon."
Enunciado Traduzido:
"Quando um pedaço de espaguete é empurrado para dentro de um tubo curvado, pequenos fragmentos de espaguete podem ser ejetados da outra extremidade do tubo a uma velocidade surpreendentemente alta. Investigue esse fenômeno."
Por onde começar:
+ Aqui, a principal questão é como a flexibilidade do espaguete e a geometria do tubo aceleram os fragmentos;
+ Além de variar o ângulo e o raio de curvatura do tubo, também é valido conferir como a umidade do espaguete influencia;
+ Teste diferentes tipos de espaguete para verificar quais produzem os maiores fragmentos e velocidades.
Fenômeno:
14. Water Bottle Rocket
Enunciado:
"Pump air into a plastic water bottle partially filled with water. Under certain conditions, the bottle is launched and flies into the air. Investigate how the acceleration during lift-off depends on relevant parameters."
Enunciado Traduzido:
"Bombeie ar para dentro de uma garrafa de água plástica parcialmente cheia de água. Sob certas condições, a garrafa é lançada e voa pelo ar. Investigue como a aceleração durante a decolagem depende dos parâmetros relevantes."
Por onde começar:
+ Mais conhecido como o foguete da MOBFOG, temos tudo comentado na aba de foguetes, confere lá.
15. Wailing Bowl
Enunciado:
"When you strike the side of a metal bowl containing some water, you can hear a characteristic sound. The sound changes when the water in the bowl is moving. Explain and investigate the phenomenon."
Enunciado Traduzido:
"Quando você bate na lateral de uma tigela de metal contendo um pouco de água, pode-se ouvir um som característico. O som muda quando a água na tigela está em movimento. Explique e investigue o fenômeno."
Por onde começar:
+ Investigue como a quantidade e o movimento da água influenciam as frequências ressonantes geradas pela tigela, comparando com as frequências medidas em uma tigela seca
+ O software Audacity pode ajudar a medir as características do som, confira a aba de softwares.
Fenômeno:
16. Wirtz Pump
Enunciado:
"A Wirtz Pump is a hollow spiral, mounted vertically. It is arranged such that one end dips below water once per revolution, while the other end (at the center of the spiral) is connected to a vertical tube. When rotated, it can be used to pump water to a great height. Explain this phenomenon and investigate how relevant parameters affect the pumping height."
Enunciado Traduzido:
"Uma bomba de Wirtz é uma espiral oca, montada verticalmente. Ela é disposta de forma que uma extremidade mergulhe na água uma vez por revolução, enquanto a outra extremidade (no centro da espiral) está conectada a um tubo vertical. Quando girada, pode ser usada para bombear água a grande altura. Explique esse fenômeno e investigue como os parâmetros relevantes afetam a altura de bombeamento."
Por onde começar:
+ Teste diferentes velocidades de rotação e investigue como isso influencia na altura de bombeamento;
+ A equação de Bernoulli pode ser uma maneira simples de descrever o sistema.
Fenômeno:
17. Quantum Fingerprint
Enunciado:
"Shine laser light onto an organic polymer (e.g. styrofoam). The scattered light may have a higher or lower wavelength than the incident light. Explain the phenomenon and determine what can be concluded about the molecular structure of the material from the wavelength shift."
Enunciado Traduzido:
"Projete luz laser sobre um polímero orgânico (por exemplo, isopor). A luz espalhada pode ter um comprimento de onda maior ou menor do que a luz incidente. Explique o fenômeno e determine o que pode ser concluído sobre a estrutura molecular do material a partir da mudança de comprimento de onda."
Por onde começar:
+ Além de medir a mudança no comprimento de onda, tente correlacionar essa mudança com as vibrações moleculares específicas do polímero, utilizando o espectro de Raman como ferramenta para caracterizar diferentes materiais;
+ Seria interessante explorar como a temperatura afeta essa dispersão, já que pode alterar as energias vibracionais das moléculas e, portanto, o desvio observado.
Fenômeno: