Disco de Vinil - vai e volta

Vai e Volta armazenamento de energia

Quando o brinquedo rola sobre uma superfície plana ele enrola o elástico preso na pilha.
    

Quando o brinquedo para de rolar para frente o elástico faz força para desenrolar e rola os discos de volta ao ponto de partida.
    

Isso acontece por causa de diversos tipos de energia.

Energia cinética (movimento do brinquedo rolando)
É a energia que está relacionada com o estado de movimento de um corpo. Quando o corpo está em repouso, ou seja, o módulo da velocidade é zero, a energia cinética é zero. Por exemplo, o carrinho da montanha russa possui sua energia cinética máxima no ponto mais baixo de sua trajetória. Isso ocorre porque a velocidade é máxima neste ponto da trajetória.

Quando o carrinho começa a subir para pontos mais altos, sua velocidade diminui e sua energia cinética vai diminuindo, pois parte da energia mecânica começa a ser convertida em energia potencial gravitacional, e outras partes convertidas em energia térmica, outras em energia sonora, sem contar a perda de velocidade pelo atrito entre o carrinho com o trilho e com a resistência do ar. (fonte: Wikipédia)

Energia potencial elástica (elástico sendo torcido)
Um elástico ou uma mola, por exemplo, pode gerar esse tipo de energia. Enquanto o brinquedo está se movendo para frente o elástico está sendo enrolado dentro dele por causa do peso da pilha.

O elástico quando está sendo enrolado está armazenando energia potencial elástica.

Outros exemplos (fonte: texto copiado da Wikipedia)
Quando alguém puxa a corda de um arco e flecha, quando estica ou comprime uma mola ou quando salta em um Bungee jumping, em todos esses casos a energia está sendo utilizada para deformar um corpo. Para poder acertar o alvo, um arqueiro tem que usar energia de seus músculos para puxar a flecha para trás e o arco para frente. Dessa forma, a corda desse instrumento fica esticada e com certa quantidade de energia armazenada. Quando o arqueiro solta a corda, a flecha recebe parte dessa energia e, com isso, adquire movimento para frente.

Vai e Volta armazenamento de energia

Cuidado: essa atividade usa cola quente e ela pode causar queimaduras graves, por esse motivo a cola quente só deve ser usada com o acompanhamento de um adulto responsável. Quando precisar desse tipo de cola use sempre a pistola de cola quente, trabalhar com ela é mais seguro, ou use cola universal que é barata, fácil de encontrar e cola quase tudo.

Cortar papelão grosso, quando só tem linhas retas, é mais fácil com estilete e régua.
    

O melhor papelão para essa atividade é aquele usado em caixas de produtos nos supermercados. O papelão ondulado grosso é o melhor para construir esse brinquedo.
    

Corte os retângulos de forma que a parte mais longa (25 cm) fique no mesmo sentido das canaletas do papelão. Dessa forma o papelão fica mais resistente.
    

Cole as tiras de papelão bem na borda dos discos. Quanto mais espaço entre elas melhor para o brinquedo funcionar.

Antes de usar o brinquedo faça um teste: coloque os discos na posição de uso e gire sobre uma superfície plana para ver a posição das pilhas. Se elas estiverem tocando na superfície ou nas tiras de papelão você terá que:
        

1) soltar a fita adesiva que prende os palitos de fósforo;

2) dar duas ou três voltas com o elástico ao redor dos palitos para diminuir seu tamanho;
    

3) prender novamente os palitos com fita adesiva.

O elástico (com as pilhas) precisa ficar com um formato em “V”. Se o elástico ficar reto ele não vai conseguir enrolar enquanto o brinquedo rola no chão.

Como brincar?

1) Colocar as mãos ou os dedos sobre os discos e rolar para frente;
    

2) Segurar uma das tiras de papelão com uma das mãos e rolar os discos para frente como se fosse uma bola;

3) Girar os discos com as mãos para enrolar os elásticos e depois colocar os discos no chão. Mas, nesse caso ele vai apenas andar para frente, ele não vai voltar na sua direção.
   

    
Importante: como mostram as imagens acima, esse brinquedo pode ser feito com CDs/DVDs.

Se o brinquedo não estiver funcionando

1) o elástico pode estar muito esticado, nesse caso as pilhas enrolam e desenrolam os elásticos conforme os discos estão rodando para frente. Os elásticos precisam ficar com o formato de uma letra "V" bem aberta.

2) As pilhas não possuem peso suficiente para enrolar os elásticos. Use fita adesiva para prender mais uma pilha nos elásticos.

3) Prenda o elástico no centro das pilhas e não ao redor de toda a pilha. Dessa forma os elásticos terão mais espaço para enrolar.
    

Se o disco de vinil for um long play, o ideal é que as tiras de papelão (ou tiras de madeira) tenham entre 20 e 25 cm no máximo. As tiras precisam ter no mínimo 4 cm de largura.

No brinquedo construído com CDs/DVDs nós usamos 2 tiras de papelão grosso com 15 cm de comprimento por 4 cm de largura. Com discos de vinil é aconselhável usar 3 tiras de papelão (ou tiras de madeira) para sustentar a estrutura.
    

Uma opção é fazer 3 furos nos dois discos e colar 3 palitos de churrasco. Aquecendo a ponta de uma tesoura fica fácil furar os discos. Se for fazer isso, coloque um disco sobre o outro, prenda com fita adesiva para não se soltar e faça os furos nos 2 discos ao mesmo tempo para que fiquem alinhados. Numere os furos para garantir o alinhamento dos palitos.

Nós usamos 3 pilhas, mas dependendo do tipo dos elásticos e/ou do peso das pilhas o brinquedo talvez precisa de 5 pilhas.
    
Importante: o brinquedo funcionou bem com 70 gramas de peso.

O importante é garantir que o elástico não fique reto, nós fizemos uma experiência usando 5 pilhas e o brinquedo funcionou. Mas, o ideal é aumentar o tamanho dos elásticos porque quanto maior o peso mais difícil para gerar energia para o brinquedo voltar.

O elástico não pode ficar reto e o peso não pode tocar nas tiras de papelão enquanto o brinquedo estiver girando.

Se possível use pilhas Duracell porque elas são mais pesadas. Mas, você pode usar qualquer tipo de peso, parafusos, porcas de metal, uma pedra, etc. Esse brinquedo precisa de pelo menos 70 gramas, ou o peso de 3 pilhas Duracell.

No Brasil é difícil achar elásticos de boa qualidade, você pode juntar 6 elásticos ou usar uma bexiga palito. O problema da bexiga palito é que ela vai encher de ar conforme o disco gira (e enrola a borracha da bexiga). Para solucionar esse problema você pode usar um alfinete para furar os locais onde a bexiga estiver enchendo de ar, mas faça um furo bem pequeno para que a borracha não rasgue quando estiver sendo enrolada.

Se a fita adesiva não for de boa qualidade os elásticos presos nos palitos podem se soltar conforme os discos giram. Se possível use fita crepe ou fita isolante para prender os palitos.

Funciona com 3 elásticos e 3 pilhas, mas se usar mais elásticos é melhor. O ideal é usar um elástico no centro (preso na pilha) e mais 4 elásticos, 2 em cada ponta do elástico preso na pilha.
Tem que fazer testes, esse brinquedo depende muito da qualidade dos elásticos e do peso entre eles.

Esse "vai e volta" é difícil de montar, no banco de dados você vai encontrar outros modelos feitos com pote de Toddy, garrafa pet, CDs ou copos de isopor que são bem mais fáceis de fazer.

Vai e Volta armazenamento de energia

Cuidado: essa atividade usa cola quente e ela pode causar queimaduras graves, por esse motivo a cola quente só deve ser usada com o acompanhamento de um adulto responsável. Quando precisar desse tipo de cola use sempre a pistola de cola quente, trabalhar com ela é mais seguro, ou use cola universal que é barata, fácil de encontrar e cola quase tudo.

Pais
Sempre que possível monte o brinquedo junto com seu(s) filho(s). Explique os detalhes de cada parte da montagem, isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.
O legal desse brinquedo é construir pelo menos dois para brincar de apostar corrida, qual rola mais longe, qual volta primeiro, etc.

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:
Física - quando falar sobre movimento, força, tensão, inércia, energia, etc.

Experiência que as crianças podem fazer:

1) girar os discos entre as mãos umas 20 vezes para enrolar o elástico;

2) colocar os discos no chão e anotar a distância que eles conseguem percorrer;
    

3) repetir a experiência aumentando ou diminuindo a quantidade de vezes que os discos são girados.

Essa atividade é boa para criança entender que, a quantidade de voltas que o elástico enrolar está ligado a quantidade de energia que ele terá para movimentar os CDs.

Faça as crianças participarem da experiência com perguntas.

1) Se não prendermos as pilhas no elástico o brinquedo ia funcionar ou não? Por que?

R) Não vai funcionar, é o peso das pilhas que mantém o elástico parado fazendo com que ele enrole enquanto os CDs estão em movimento.

2) Que outro objeto poderia ser usado no lugar das pilhas?

R) pode ser até uma pedra.

3) Se não tivermos discos de vinil como poderíamos construir esse brinquedo?

R) Recortar usar CDs, recortar círculos de papelão, usar tampas de potes ou de copos, etc.

4) Esse brinquedo funcionaria com barbante no lugar do elástico? Por quê?

R) Não funcionaria, ele precisa da energia elástica, que é a capacidade que o elástico tem de enrolar e voltar a sua forma original.