Spinning Tops for Science Projects

Simples, mas desafiadores, os piões têm uma história que remonta a 4.000 anos, desde o antigo Egito. Professores, alunos e cientistas ficam maravilhados com a demonstração deste pequeno brinquedo de teorias complexas e conceitos abstratos em engenharia, física, ciências da terra e até mesmo biologia. Momento, inércia, massa, precessão giroscópica, fricção e energia tornam-se claros com a experiência de um pião.

Um projeto científico abrangente inclui uma questão de pesquisa, hipótese, procedimento, resultados e conclusão. Para começar, você precisa fazer algumas perguntas, como "Como isso funciona?" e "O que acontecerá se eu mudar alguma coisa e manter as outras condições iguais? "Você então prevê os efeitos das mudanças, olhando para as condições e pensando como um cientista. Depois de experimentar para ver resultados diferentes, você observa e registra seus resultados.

Um projeto de ciência fácil sobre cores primárias aditivas anexa um gráfico de pizza - com pelo menos três triângulos de tamanhos iguais em verde, vermelho e azul - à superfície do topo. (Isso é diferente das cores primárias para pigmentos, que são vermelho, amarelo e azul.) Quando o topo gira em sua velocidade mais rápida, você vê um brilho de branco em vez de cores separadas. Para um projeto de ciências, você pode usar as cores do arco-íris e demonstrar como as cores se misturam e o reflexo da luz que vem delas. Além disso, tentar mais padrões de cores, redemoinhos em preto e branco e padrões diferentes pode responder à pergunta: "Isso muda o efeito no olho humano?"

Se você manipular a massa de um pião, obterá resultados diferentes para o impulso e longevidade do pião. Um projeto de ciências poderia adicionar mais peso à parte inferior da parte superior ou próximo ao perímetro, usando materiais como argila de modelagem ou arruelas. Seu projeto responderia à pergunta: "Como isso afeta o giro e por quê?"

Se você colocar a mesma quantidade de peso no pião, mas movê-lo progressivamente para longe do perímetro, você notará menos rotação inércia perto do centro, porque a inércia rotacional depende não só da massa do pião, mas também da localização do massa. Você também pode explorar a energia cinética e potencial relacionada ao atrito que faz com que o topo desacelere e, eventualmente, pare.

Como parte do programa Upward Bound Math and Science em agosto de 2010, alunos do ensino médio em Georgetown, Delaware, usaram o departamento de tecnologias de engenharia da Delaware Technical & Community College para construir a fiação mais eficiente principal. Como um projeto de três partes, você pode desenvolver os conceitos de física aplicada de peso, centro de gravidade e inércia rotacional. Para construir um pião, você experimentará vários materiais - como alumínio, papelão, argila, espuma, madeira ou mesmo um disco compacto - e comparará o efeito do giro do pião. Os alunos Upward Bound usaram um programa de desenho auxiliado por computador, ou CAD, para fazer um modelo 3-D de seu top.