Golfinhos brincando de rolar

Golfinhos brincando de rolar

O ioiô, que é parecido com essa atividade, brinca com algumas leis da física, por exemplo, armazenando energia para vencer a gravidade de uma forma extremamente simples.

Quando você lança o ioiô, seu disco desce girando, cada vez mais rápido. E uma hora o barbante freia o brinquedo, certo? "Mas, ele continua rodando e se enrola novamente no barbante", diz o físico Cláudio Furukawa, da USP.

Quando isso ocorre, o ioiô só tem um caminho a seguir: para cima, vencendo a gravidade e voltando de mansinho para a mão do arremessador. Engenhoso, não?

O brinquedo dos Golfinhos funciona de forma bem parecida. O palito gira por causa do corte curvo na caixa.

Enquanto a curva for uma descida o palito gira ganhando velocidade, mas a partir do centro começa uma subida e o giro do palito começa a perder força até parar completamente. Nesse momento o palito inverte o movimento e começa a girar em direção a outra ponta da caixa.
    

O Yo-Yo é uma ideia é bem antiga. Pinturas gregas de 2.500 anos atrás mostram gente brincando com ioiôs primitivos. Esses objetos tinham tamanhos e formato parecidos com os de hoje, só que eram de barro. Aliás, é bem possível que esse objeto seja mais velho ainda.

Garoto brincando com um Ioiô de terracota, em torno do ano 440 a.C.

Segundo historiadores, ele pode ter nascido na China e se espalhado por outras regiões do Oriente, como Índia e Filipinas, antes de fazer sucesso entre os gregos. Mas, depois da Antiguidade, o ioiô passaria bom tempo esquecido, só aparecendo de novo na Europa no fim do século 18, trazido novamente do Oriente.

O nome pelo qual conhecemos o brinquedo é que é bem mais recente. Um filipino chamado Pedro Flores levou o objeto para os Estados Unidos na década de 1920. O brinquedo já chegou à América com o nome "yo-yo", que, em uma língua nativa das Filipinas, quer dizer "vem, vem". Em 1929, Flores vendeu a fábrica que montou para fazer ioiôs para um industrial chamado Donald Duncan, que começou a produzir o brinquedo em massa, investindo pesado em propaganda. O ioiô, então, ganhou o mundo de vez.

Patente do Yo-Yo registrada em 1866.

Como funciona o ioiô?
A força da gravidade faz tanto o brinquedo descer como subir

1. A força da gravidade puxa o ioiô para baixo, como ele está preso a um barbante ele desce girando;

2. Na descida, o ioiô ganha tanta aceleração que, quando o barbante está todo esticado, ele ainda tem força para girar. Como o brinquedo não pode descer mais e continua girando, ele vai na direção contrária, ou seja, ele começa a escalar o barbante e voltar para a mão da pessoa que o arremessou para baixo;

3. O barbante, em geral, não fica preso com força ao eixo do disco. Assim ele gira um pouco em falso antes de começar a subida, permitindo alguns truques, como, por exemplo, fazer o brinquedo andar no chão como um cachorrinho;

4. Em ioiôs mais modernos, criados a partir da década de 60, o barbante não fica preso diretamente ao eixo, mas a um sistema de rolamento. Assim ele pode girar em falso mais tempo. Alguns modelos giram por minutos a fio;

5. Se você der um tranco no barbante, o atrito entre o eixo e o rolamento cresce e o ioiô, sem poder girar em falso, sobe por causa da força acumulada na descida (energia potencial que foi gerada através da energia cinética). Nos modelos tradicionais, o tranco aumenta o atrito entre o barbante e o próprio eixo, fazendo o brinquedo subir do mesmo jeito.
Fonte: http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-funciona-o-ioio

Golfinhos brincando de rolar

O molde serve para caixas de leite quadradas que são comercializadas no Brasil. Mas, você pode usar qualquer outro tipo de caixa (sapato), só não vai ter o molde para ajudar a fazer o corte em curva na lateral.
    

É possível cortar o papelão com uma tesoura. Mas, usar um estilete bem afiado para cortar a área curva é bem mais fácil.

Se quiser aumentar a velocidade do palito (rolando) você pode colar algum tipo de suporte (um livro, uma caneta) embaixo de uma das pontas da caixa. Se uma ponta estiver mais alta que a outra a velocidade inicial de descida também será maior.
    

Use fita adesiva para colar duas moedas pequenas na cabeça dos Golfinhos. O peso extra vai fazer o palito girar mais lentamente no começo, mas em compensação ele deve girar por mais tempo.

Quanto ao molde que será colado na caixa: passe mais cola nas laterais do que no centro. Você terá que remover o molde do papelão que foi recortado da caixa (centro) para colar o molde do Golfinho.

O objetivo de recortar a frente e o fundo da caixa é para evitar que o "golfinho" bata no papelão enquanto estiver girando.
    

Uma ideia, depois eu vou fazer o molde e publicar outra atividade, é emendar duas ou 3 caixas de leite calculando a curvatura necessária para o palito rolar de uma caixa para outra. Lógico que nesse caso o movimento nas primeiras caixas será só de ida, apenas na ultima caixa o palito vai fazer o movimento de vai e volta.

Golfinhos brincando de rolar

Pais
Sempre que possível ensine ou faça junto com seu(s) filho(s) atividades manuais como construir brinquedos, fazer dobraduras, experimentos científicos simples, truques de mágica, etc. Explique os detalhes da atividade, como, por exemplo, porque as coisas acontecem, quem inventou, onde é usado, etc. Isso vai ajudar a desenvolver a curiosidade, criatividade e a autoestima da criança.

Em 1968, os pesquisadores George Land e Beth Jarman realizaram uma reveladora pesquisa sobre criatividade com um grupo de 1.600 jovens nos EUA com base em testes usados pela NASA para seleção de cientistas e engenheiros.

Resultado

Professores
Esse brinquedo pode ser utilizado como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Artes – quando falar sobre figuras geométricas (poliedros), ou como atividade para recortar e montar.
Ciências/Física – quando falar sobre inércia, momento angular, movimento giroscópico, força centrífuga, energia potencial, energia cinética, etc.

Perguntas para fazer aos alunos

1) Se colar 2 moedas no nariz dos Golfinhos eles vão girar mais rápido ou mais devagar?
    
2) Com as moedas coladas o palito vai girar por mais tempo ou não faz diferença?
3) Se colar apenas uma moeda em um dos Golfinhos o brinquedo vai funcionar ou não? Por quê?

A física e o ioiô

Tudo começa com o jogador de ioiô enrolando a corda em volta do eixo. Na mão do jogador, o ioiô tem certa quantidade de energia potencial (energia de posição). Esta energia potencial toma duas formas diferentes:

1) o ioiô é mantido no ar, ganhando potencial ao cair;
2) a corda enrolada do ioiô lhe dá potencial para girar ao se desenrolar.

Quando o ioiô é solto, ambas as formas da energia potencial mudam para energia cinética. O carretel do ioiô cai diretamente no chão, o que constrói certa quantidade de momento linear (momento em uma linha reta). Ao mesmo tempo, a corda se desenrola e o carretel gira, construindo o momento angular (momento da rotação).

Quando o ioiô chega ao fim da corda, ele não pode descer mais. No entanto, pelo fato de ter muito momento angular, continuará girando.

O movimento de rotação dá ao ioiô estabilidade giroscópica. Um objeto girando resiste a mudanças no seu eixo de rotação porque uma força aplicada se move junto com o próprio objeto. Se você pressionar um ponto de uma roda girando, por exemplo, esse ponto se moverá em volta da roda enquanto ele ainda está sentindo a força que você aplicou. Como o ponto da força continua a se mover, ele termina de aplicar a força em fins opostos da roda e a força se equilibra. Este fenômeno mantém o eixo de um ioiô perpendicular à corda, contanto que o ioiô esteja girando rápido o suficiente (consulte Como funcionam os giroscópios).

Se a corda estiver fixada com segurança ao eixo do ioiô, como no design original, o eixo girando agarrará a corda e começará a rebobiná-la; e o ioiô irá subir pela corda. O jogador de ioiô deve dar um puxão leve na corda quando o ioiô volta, para compensar a energia perdida para o atrito.

No ioiô moderno, há menos atrito entre a corda e o eixo, uma vez que a corda só é laçada em volta do eixo. Quando o carretel se desenrola completamente, não agarrará automaticamente: ele irá girar livremente. Para conseguir que o ioiô rebobine, o jogador tem que dar um pequeno puxão na corda. Este puxão aumenta um pouco o atrito entre a corda e o eixo, para que o eixo comece a rebobinar a corda. Uma vez que ele começa a rebobinar, este tipo de ioiô voltará ao jogador, como no design antigo. Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=AP19tus0Wg4