AÇÕES EXTENSIONISTAS: DA QUEDA LIVRE DOS CORPOS DE GALILEU À SEDIMENTAÇÃO DE PARTÍCULAS EM FLUIDOS

Resumo

A apresentação de experimentos científicos sempre atraem a atenção de todos, e nos séculos passados não foi diferente, por exemplo, no século XIX os experimentos relacionados ao eletromagnetismo eram muito esperados pelo público da época. Em tempos atuais, a maioria desses experimentos podem ser encontrados em museus e em laboratórios especializados, sempre motivando e fascinando os visitantes. No entanto, para uma maior apreciação, tornam-se necessários conhecimentos prévios, fundamentos de física, matemática, química e outras áreas. Uma área importante da física é a mecânica que estuda os corpos na condição de repouso ou de movimento sob a ação de forças da natureza, estudos que foram iniciados por Galileu Galilei no século XVII e complementados por Isaac Newton no século XVIII. Esses estudos permitiram à engenharia o desenvolvimento de máquinas e de equipamentos para as atividades do cotidiano e facilitando o crescimento das cidades. Porém, o surgimento constante de novas tecnologias dificulta a compreensão da relação entre os conceitos fundamentais da física e as aplicações das novas tecnologias. Assim, os objetivos do presente trabalho consistem em estudar o movimento de corpos esféricos em líquidos; apresentar à comunidade externa de forma didática conceitos básicos da física em atividades de nosso dia-a-dia; e mostrar aplicações e pesquisas de assuntos relacionados ao tema do trabalho, como a sedimentação de partículas sólidas em líquidos. A metodologia deste trabalho envolve estudos teóricos e experimentais da queda livre de corpos esféricos em fluidos, explorando a força de arrasto e a velocidade terminal utilizando o software Tracker para a modelagem do movimento de vários corpos esféricos. A segunda etapa associa o trabalho desenvolvido às pesquisas atuais e às atividades de nosso dia-a-dia, como o estudo de sedimentação de partículas em líquidos. A última etapa consiste na elaboração de um roteiro para apresentar de forma clara e didática o trabalho à comunidade externa. Após o estudo dos trabalhos de Galileu e de Newton conseguimos descrever de forma teórica o movimento de queda livre de corpos em líquidos, obtendo uma equação de movimento e uma função que prevê a velocidade do corpo em função da posição. A partir desses resultados, observou-se uma velocidade constante que é conhecida como velocidade terminal. A parte experimental consistiu na filmagem do movimento de esferas em queda livre num Becker cheio de um fluido. Na sequência, empregou-se o software Tracker para analisar os quadros por segundo do vídeo e obter o deslocamento e a velocidade em função do tempo e a velocidade em função da posição. Por fim, foram identificados o instante e a posição na qual a esfera alcançou uma velocidade constante, para a visualização dos resultados e sua comparação com os resultados teóricos da primeira etapa. Assim, o projeto de extensão CIÊNCIAS PARA TODOS estará presente com este trabalho nas atividades extensionistas da UNIPAMPA/Campus Itaqui, como a Expofeira de Itaqui e o Anima Campus, apresentando de uma forma didática à comunidade externa, a aplicação da ciência básica da mecânica de fluidos nas novas tecnologias da sedimentação de partículas em fluidos. Será aplicado um questionário curto para a avaliação do projeto pelo público alvo e sua importância no desenvolvimento da comunidade. Os resultados da experiência indicaram que o movimento de corpos esféricos num fluido evidenciou a força de arrasto, que tem sentido oposto à força gravitacional, e a força resultante de ambas levou o objeto a atingir uma velocidade terminal constante. Dessa forma, a predição da velocidade terminal de diferentes corpos em fluidos envolve o desenvolvimento de novas tecnologias aplicadas à sedimentação de partículas, como por exemplo no tratamento de água e esgoto para a eliminação de partículas sólidas ou clarificar o caldo de cana pela sedimentação se suas impurezas. Com essa abordagem, conseguimos aprofundar os conhecimentos básicos e sua relação com atividades observadas em nosso cotidiano, além de compartilhar o aprendizado com a comunidade externa para uma formação cidadã. Posteriormente, estes conhecimentos poderão ser aplicados em atividades de pesquisa, ensino e extensão relacionados ao sistema de rios e enchentes, tratamento de água e esgoto, ..., entre outros.