...e usarei o torque para erguer as coisas mais fácil! A ideia central deste projeto é reutilizar alguns materiais em casa para construir um experimento didático sobre torque.

Materiais Necessários

• Um cabo de vassoura (de preferência, um daqueles que já vem com um gancho na ponta);
• Um galão de água 5 L (de preferência, um que já venha com uma alça para prender no gancho da vassoura).

Ferramentas Necessárias

• Uma trena ou fita métrica;
• Uma caneta.

Etapas

Opção alternativa:

• Caso você tenha os materiais que eu descrevi, basta pendurar o galão no gancho da vassoura e o experimento estará pronto! Se você não tiver esses materiais prontos, eu recomendo que você separe:
  - Um cabo de vassoura de madeira;
  - Um ou dois ganchos rosqueados;
  - Um arco de serra;
  - Uma furadeira;
  - Um ou dois baldes (ou qualquer outro recipiente com uma alça).
• Com o arco de serra, você vai cortar as pontas do cabo de madeira para deixá-las lisas (perpendiculares à direção do comprimento do cabo).
• Com a furadeira, você deve fazer um furo em cada ponta. O diâmetro da broca deve ser ligeiramente menor que o diâmetro do gancho rosqueado.
• Rosqueie um gancho em cada ponta, com o cuidado de deixar ambos os ganchos virados para o mesmo lado (assim o experimento pode funcionar como uma balança também!). Uma vez que você ache algo para pendurar em cada gancho, o experimento estará pronto!

Como funciona:

• Encha o balde ou o galão com uma certa quantidade de água que você possa medir (assim você sabe exatamente quanta massa está colocando). Se você colocar 5 litros de água, terá 5 kg (a densidade da água é de cerca de 1 kg/L).
• Escolha um ponto para ser o ponto de apoio e outro ponto onde você deverá aplicar a força para erguer o galão. Com a trena e a caneta, você pode medir e marcar as distâncias desses dois pontos em relação ao gancho com o galão com água. Conforme você vai testando, descobrirá que existem algumas certas configurações que tornam mais difícil (ou mais fácil) erguer o galão.

Explicando o experimento:

• Existe uma grandeza na física chamada "torque" que quantifica a força necessária para fazer um corpo girar. Isso significa que, quanto mais massa colocamos no galão, mais força ele faz no cabo de vassoura. Então, para impedir que o cabo de vassoura gire, mais força precisa ser aplicada na outra ponta. Os torques se cancelam se o cabo de vassoura não girar, nem para um lado, nem para o outro.
• O torque também depende do ponto onde é aplicada a força. Quanto mais distante do centro de rotação (o ponto de apoio) maior é o torque produzido pela força. Por isso, se diminuirmos a distância do galão ao ponto de apoio (e, ao mesmo tempo, aumentarmos a distância do ponto de apoio ao ponto onde a força está sendo aplicada), mover o galão torna-se muito mais fácil, exigindo menos força. O valor do torque é calculado como sendo a multiplicação da força pela distância em relação ao ponto de apoio. Esse "truque" de multiplicação da força é chamado, na física, de "vantagem mecânica", e é utilizado em diversas máquinas e mecanismos do nosso dia a dia, incluindo nas bicicletas com marcha e nos carros, nas alavancas, nas polias, prensas hidráulicas... entre muitas outras aplicações.
• Esse truque, porém, não vem sem um preço: perceba que para erguer o galão com menos força exige um movimento maior. Isso é uma consequência direta de uma das leis fundamentais da física: a Lei da Conservação da Energia. Embora seja mais fácil mover os objetos com um mecanismo de vantagem mecânica, é preciso de um movimento muito maior para mover estes objetos por uma distância menor. Por esta razão, os mecanismos de vantagem mecânica são aplicados em máquinas que operam com baixa velocidade (deslocamentos muito pequenos).

Extra: Densidade dos materiais!

• Se o seu cabo de vassoura tiver dois ganchos, você pode fazer dele uma espécie de "balança" e calcular a densidade de alguns materiais!
• Em uma das pontas, coloque um certo volume de água. No outro, um certo volume de outro material (seria interessante um recipiente graduado, como um balde). Anote esses dois valores e use a densidade da água (1 kg/L) para calcular a massa de água que você colocou numa das pontas.
• Encontre o ponto no cabo de vassoura que, se você usar de apoio, mantém os dois lados em equilíbrio (torque nulo). Meça a distância do ponto de apoio a cada uma das pontas. Utilizando essas medidas e seus conhecimentos sobre torque, você pode descobrir a razão entre a massa da água num balde e a massa do material no outro balde.
• Com a massa e o volume, você pode descobrir a densidade desse material! Teste com vários materiais diferentes (areia, cascalho, papel velho... etc.) e veja se seus resultados se aproximam dos valores conhecidos (pesquise na internet).

Conclusão

Bons experimentos!

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