Experiência de dilatação do latão

Na escola em que dou aulas de Física recebemos uma grande quantidade de aparelhos de medida e materiais para experimentos destinados aos laboratórios. Um deles, fornecido pelo CIDEPE, é um dilatômetro que veio acompanhado de três tubinhos metálicos, um de aço, outro de cobre e outro de latão, que devem ser aquecidos para que se possa medir o coeficiente de dilatação linear de cada um, e compará-los. O vapor de água gerado em um recipiente fechado, colocado em cima de um aquecedor elétrico, é transportado para dentro do tubinho, aquecendo-o e fazendo com que um relógio medidor indique, com precisão de centésimos de milímetro (0,01 mm), o quanto o metal dilatou.
Montagem do experimento no laboratório da escola. A extremidade direita é fixada no ponto 500 mm.


Na montagem do experimento, fixamos a extremidade direita do tubinho de latão exatamente no ponto da régua marcando 500 mm. (foto)
Na outra extremidade, colocamos um extensor de metal conectando o tubinho à ponta do relógio medidor, exatamente no ponto da régua marcando 0 mm (foto).
A temperatura ambiente, medida no termômetro da sala, no início do experimento, era de 20ºC (foto). Consideramos que o tubinho de latão estaria nesta mesma temperatura inicial.
Quando a temperatura da água no interior do recipiente aquecido, atingiu 97ºC, o vapor começou a ser produzido e chegou ao interior do tubinho de latão, e então anotamos a variação do seu comprimento, que foi de 0,75 mm (foto).
Com estes dados, fizemos então o cálculo do coeficiente de dilatação do latão.
Sabemos que a dilatação linear de um material (ΔLdepende basicamente de três fatores, do comprimento inicial (Lo), do tipo de material, representado pelo coeficiente de dilatação linear (α), e da variação da temperatura (Δt):
ΔL = Lo . α . Δt
Aplicamos nesta fórmula os valores medidos na experiência:
0,75 = 500. α.(97-20)
Com isso,encontramos:
α = 0,0000194805

Comparando este valor com o valor encontrado na internet, pudemos verificar que chegamos muito próximo do esperado. No site http://www.webcalc.com.br/engenharia/dilat_alfa.html, por exemplo, o valor informado é:
α = 0,000019

Eu já havia realizado com os alunos o mesmo experimento, utilizando o aço e o cobre, e também chegamos a valores bem próximos do esperado.
Vejam o vídeo que fiz, mostrando a velocidade da dilatação através da variação no relógio medidor:

No meu tempo de colegial, eu aprendi dilatação somente através de giz e lousa, e não tinha a mínima noção do que ocorria na prática, à respeito da velocidade do processo. Agora estou tendo o privilégio de entender, juntamente com meus alunos, exatamente como estes materiais se comportam. Isto me leva a pensar em como a Física foi, e tem sido tão maltratada na maioria das escolas particulares, onde o aluno aprende a matéria apenas para fazer cálculos em questões pedidas nos vestibulares. Uma pena.
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3 comentários:

  1. Muito bom Jairo, laboratório deveria ser obrigatório no ensino fundamental.
    Quando fiz o técnico nos bons tempos (e lá se foram 30 anos...) em que a Paula Souza mantinha o segundo grau técnico em tempo integral tínhamos laboratório de química e não um, mas dois de física, um deles só pra ótica.
    Quando cheguei no IFUSP achei até os labs do ciclo básico fracos perto dos que eu havia tido antes.
    Não vejo representatividade há anos na política e nem tenho quem me represente, mas os anos tucanos pra educação foram uma calamidade...

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    Respostas
    1. Pois é, amigo. O Programa de Ensino Integral do qual faço parte foi adotado em algumas escolas da Rede Pública do Estado de São Paulo, e segue os moldes de um projeto originado no Estado de Pernambuco. Este modelo de escola em que estou há apenas dois anos, diferentemente das públicas por que passei anteriormente, tem muito material para experimentos e boa infraestrutura física dos laboratórios. Só isso não é suficiente, mas ajuda bastante. Eu procuro improvisar de vez em quando, realizando experiências em que cada uma das 4 bancadas são utilizadas por grupos de alunos, onde eles próprios coletam informações e resultados. Exemplos delas eu publico aqui no blog ou na minha página pessoal do facebook. Se quiser é só clicar no ícone do face no canto superior esquerdo deste blog, logo acima do título do blog. Mas as vezes, como é o caso deste dilatômetro, a experiência é do tipo demonstrativa.
      Em termos de política, estou mais ou menos como você: sem opção. Infelizmente, na área de educação não vejo perspectivas de melhora, tanto por parte dos governos como por parte da consciência dos cidadãos, principalmente daqui de São Paulo, que optam por insistirem em votar nessa turma do PSDB que já deu mostras de que investimento em educação pública de qualidade não é prioridade deles. Não creio também que os petistas conseguiriam fazer melhor. É preciso uma mudança na forma de encarar verbas para educação não como gasto, mas como investimento a longo prazo. Veja o exemplo do Vietnã:
      http://www.bbc.com/portuguese/noticias/2015/06/150622_vietna_segredo_educacao_fn?ocid=socialflow_facebook%3FSThisFB&fb_ref=Default

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    2. Legal, vou olhar.
      Tenho um amigo que dá aula de física pra segundo grau lá em sampa e uma amiga que é filósofa da educação e da aula no instituto federal lá de Itapetininga para professores de física, os comentários não são muito animadores...
      Do jeito que a coisa vai, se continuarmos com representantes do naipe do Sr Feliciano, daqui a pouco teremos aula de criacionismo! :o(

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