Elas invadiram as cidades. Agora passam velozes e impacientes pelos corredores do trânsito e ganham status de veículo dos mais cobiçados por boa parte da juventude. E combinam sofisticados acessórios com motores cada vez mais potentes. O texto de VEJA mostra algumas motos esportivas da atualidade que vêm conquistando o mercado brasileiro. Fala em potência, velocidade máxima, peso e manobrabilidade de cada tipo, características que influem no desempenho, seja em linha reta ou numa curva. Tudo isso é assunto da Mecânica, que você pode explorar lendo a reportagem com os alunos e seguindo esse plano de aula. Mostre à turma como a Física explica as manhas para empinar as motos ou mantê-las em equilíbrio nas curvas. Tudo isso faz parte, afinal, dos sonhos ou da realidade deles.
Só potência não dá velocidadeA potência dos motores indica sua capacidade de realizar trabalho (força multiplicada pela distância) num determinado intervalo de tempo. Nas motos e automóveis, a utilização da potência do motor é ajustada pelas marchas e pela aceleração. Para cada marcha, o motor apresenta uma "curva de rendimento" em função da aceleração (giros do motor) e da velocidade. Assim, a velocidade final máxima de um veículo depende não apenas da potência, mas também de sua massa. O que significa que motos de alta potência mas de grande massa nem sempre são as mais velozes.
O segredo do equilíbrioNo que concerne à composição e ao equilíbrio das forças envolvidas - peso, atrito, força centrípeta e normal, bicicletas e motos podem ser analisadas da mesma forma.
Quando paradas (velocidade nula), somente o peso e a normal atuam sobre elas. O peso age no baricentro e a normal, nos pneus. Para haver equilíbrio estático, ambas devem estar no mesmo plano vertical. O equilíbrio será sempre instável.
Quando em movimento em linha reta, atuam também forças de atrito nos pneus, a resistência do ar em todo o conjunto (moto e condutor) e eventuais forças internas oriundas da tendência de conservação do momento angular das rodas (veja atividades).
As forças de atrito nos pneus são paralelas ao deslocamento. Na roda traseira, a força de atrito é motora - ou potente -, pois as motos e bicicletas têm tração traseira. O atrito tem, portanto, o sentido do movimento. Na roda dianteira, a força de atrito é resistente, ou seja, atua no sentido oposto ao do movimento. A força de resistência do ar também é resistente. Ela cresce com a área da seção transversal à direção do movimento e com o quadrado da velocidade com que o veículo se desloca.
Ao fazer uma curva, além das forças mencionadas, surgem ainda forças de atrito de deslizamento lateral, que permanecem durante a curva. Se não forem compensadas (equilibradas) com uma inclinação adequada da moto, podem fazê-la tombar. As forças de resistência à mudança de direção dos eixos das rodas surgem apenas quando ocorre a alteração nessa direção e desaparecem em seguida.
Receita para empinarPara fazer a moto levantar a roda dianteira, basta acelerá-la rapidamente. Quando analisamos a moto como um sistema e observamos que a força de atrito potente (motriz) é aplicada na parte inferior do pneu traseiro, verificamos que a parte dianteira tende, por inércia, a elevar-se sempre que a aceleração for suficientemente alta. Isso acontece porque o peso da moto mais o do condutor são aplicados no baricentro da moto, mais alto do que o ponto em que está aplicada a força de atrito. O binário resultante provoca a elevação da roda dianteira.
Reserve uma aula dupla para este trabalho. Verifique se algum aluno possui bicicleta ou motocicleta e peça que a leve à aula num dia específico. Lembre-os de que para esse exercício qualquer dos dois veículos serve, já que ambos funcionam de acordo com os mesmos princípios físicos e diferem apenas na origem da força motriz. Dê preferência a espaço aberto para realizar a aula, ou pelo menos parte dela. O pátio ou a quadra da escola são os lugares mais indicados para a atividade.
Levante a roda dianteira da bicicleta no ar. Se for uma moto, use os pés de apoio para que a roda dianteira fique suspensa. Peça aos alunos que, com as mãos, façam essa roda girar rapidamente. Com a roda dianteira no ar e girando, peça que tentem virar o guidão. Eles perceberão uma resistência. É preciso uma certa força para fazê-la girar, bem maior do que se a roda estiver parada. Explique o que ocorre. Enquanto está girando, a roda tem um momento angular. Ao virar o guidão, esse momento será alterado. A resistência que os alunos encontram surge como conseqüência da conservação do momento angular. O mais importante, no entanto, é seus alunos perceberem que quanto maior a velocidade de rotação da roda, mais resistência será oferecida à mudança de direção do seu eixo de rotação. Não se preocupe ainda em explicar com detalhes a conservação do momento angular, o que será visto mais adiante.
2ª etapa
2. Demonstre o mesmo efeito com um giroscópio didático, que você pode obter facilmente em empresas especializadas. Se conseguir um, mostre à turma como ele parece flutuar "magicamente" no ar.
3ª etapa
Em sala, lembre os alunos de que o Princípio da Conservação do Momento Angular diz que o produto da massa pela velocidade e pelo raio de giro num sistema isolado de forças externas é constante. Quando se gira o guidão com a roda em movimento, altera-se a sua velocidade. Daí, a resistência.
4ª etapa
Analise com a classe a composição das forças nas situações descritas no quadro e compare com as que teria se a moto estivesse parada ou movimentando- se em linha reta.
Fonte:
http://rede.novaescolaclube.org.br
