Aprendendo Física em Rede

Colégio Pedro II – Campus Centro, 2014

1º Ano – Turma 2104

Professor: Sérgio Lima

Integrantes do grupo:

Beatriz Salazar – nº4

Luana Ramos – n°18

Nathália Ribeiro – n° 26

Nathalia Hermes – nº 27

Roteiro de Replicação do Forno de Física

O Projeto

Nos foi proposta a montagem de um forno solar – um forno muito eficaz –, como uma aplicação prática de nossos conhecimentos em Termologia. Como utiliza uma fonte de energia limpa, não há nenhum dano ao meio ambiente causado por seu uso e, mais que isso, pode ser feito com materiais de baixo custo, o que torna sua montagem mais prática para qualquer pessoa.

Montagem do Forno

         Materiais

• Tesoura

• Cola

• Papelão

• Papel alumínio

• Isopor

• Tinta em spray preta

• Acetato

• Palito de churrasco

• Duréx

Passo-a-passo

A primeira parte do forno consiste em uma caixa pequena dentro de uma maior. Para a primeira caixa, ao invés de pegarmos uma caixa pronta, resolvemos montar uma com a colagem de várias placas de papelão, para ficar com um bom tamanho.

A caixa menor foi posta em cima da primeira para que fosse desenhado o lado inferior da caixa. Cortamos o quadrado desenhado, exceto um de seus lados, para que pudesse funcionar como uma tampa e levantar.

A parte interna da caixa maior foi revestida com papel alumínio e isopor e a da tampa apenas com o papel alumínio. A menor também foi revestida com papel alumínio. Apesar do isopor, como as medidas tinham sido tiradas antes e o grupo também havia avaliado as distâncias, uma caixa ainda coube na outra.

Com uma terceira caixa, repetimos o processo de desenhar, desta vez sobre a caixa menor. Fizemos o molde de forma que o encaixe fosse o mesmo da primeira tampa. A diferença é que o quadrado inteiro foi retirado, pois essa caixa não precisava de tampa, apenas uma abertura.

Foi posto acetato na abertura. A caixa foi pintada com tinta spray preta para que absorvesse calor por irradiação. Para manter a caixa com a abertura próxima a 90º, é necessário um ou mais suportes e os utilizados pelo grupo foram palitos de churrasco.

Dia da apresentação/Conclusão

No dia, os nossos dois palitos quebraram. Eles deveriam estar posicionados atrás da caixa para sustentar a tampa em pé. Como tivemos problemas para conseguir mais palitos, o trabalho só foi efetivamente posto em prática pouco mais de uma hora antes de ser avaliado. No entanto, por alguma razão, a inclinação não estava ficando correta mesmo depois de termos repetido o método anteriormente testado. Mudamos a estratégia para a de colocar um palito na parte da frente da tampa e outro na de trás, ambos no meio, e prendê-los com durex. Funcionou e, com isso, tivemos uma boa abertura.

Mas como não estamos em um mundo perfeito onde os estudantes conseguem alcançar os 100ºC, tivemos mais alguns contratempos. Primeiramente, não utilizamos um recipiente metálico – com melhor condutibilidade térmica – nem preto, pelo contrário, a água foi posta em dois copos de plástico. Também, diferente do que acreditávamos, sobrou espaço entre a caixa e a tampa, por isso não estava tão bem isolado e houve perda de calor por convecção.

Quando testamos, algum tempo antes do próprio professor avaliar, a temperatura atingiu aproximadamente 60ºC. Porém, com a constante perda de calor – já explicada acima –, na avaliação a temperatura final foi de 51ºC. Quando pedimos uma reavaliação, a temperatura havia diminuído um pouco mais e constatamos que apenas iria diminuir, por isso permanecemos em 51ºC, superando a temperatura mínima de 47ºC.

Projeto de Aprendizagem #2 de Beatriz, Luana, Nathália e Nathalia, 2016 está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional.

Colégio Pedro II – Campus Centro

1ª Série do Ensino Médio 2014 – Turma: 2102

Integrantes:

Beatriz Fernandes Medeiros Castro Lopes               Nº 05

Mylena Capareli do Nascimento Craveiro               Nº 27

Stephanie Fernandes Rodrigues                                Nº 32

Relatório de Replicação – Forno Solar

• Para entender:

O forno solar funciona com uma única fonte de energia livre, o sol, cujos raios multiplicam-se ao encontrar as superfícies espelhadas do forno e, devido à essa concentração, há o efeito estufa, que como consequência, irradia parte do calor para a superfície.

Bem, ele funciona em qualquer lugar: na praia, no quintal, na varanda do seu apartamento etc, mas apesar de atingir temperaturas surpreendentes, o forno solar é totalmente dependente da condição climática e, portanto, não dá para achar que um dia todas as pessoas terão um em casa ( L ). [mas podemos sonhar, não é?] Por não utilizar gás, nem lenha, nem energia elétrica, é super econômico e não polui o meio ambiente. Além disso, cada pessoa pode construir seu próprio forno solar (como vamos ensinar abaixo) e, melhor ainda, gastando quase nada!!!

• Materiais utilizados:

1) Duas caixas de papelão de tamanhos diferentes (para que haja espaço de ar), a serem posicionadas de modo que a menor fique dentro da maior;

Obs.: Assim como no roteiro que seguimos, sugerimos que a caixa de dentro tenha no mínimo 38cm x 38cm e que a caixa de fora seja larga em toda a volta, tendo no mínimo 2.5cm de diferença entre as duas caixas para o espaço de ar que dissemos anteriormente.

2) Uma folha de papelão para fazer a tampa (esta parte deve se estender no mínimo 7.5cm em toda a volta do forno quando terminado);

3) Um pequeno rolo de papel alumínio ou espelho;

4) Cartolina preta ou um pequeno jarro de tinta preta “não tóxica” ou “fuligem preta” de madeira limpa;

5) Grampeador, tesoura ou estilete, fita durex e cola branca ou cola de trigo;

6) Vidro ( uma camada de membrana de plástico resistente funciona tão bem quanto, mas optamos por utilizar esse primeiro);

8) Jornal.

• Montagem:

Passo 1: Começamos cortando um dos lados da caixa maior para que a nossa caixa tivesse uma tampa. Depois de cortada, reforçamos a tampa com fita durex para que aguentasse o espelho que planejávamos colocar.

Passo 2: Em seguida colocamos a caixa menor dentro da caixa maior (as duas com a mesma altura) e preenchemos o espaço de 5cm entre elas com jornal, afim de que a caixa não perdesse calor.

• Obs.: Isolar as paredes não é o essencial, pois um espaço de ar é tudo o que será necessário para que haja o efeito estufa e, assim, calor na superfície, mas optamos por garantir o isolamento.

Passo 3: Depois de as caixas estarem encaixadas em seus devidos lugares com cola, pegamos os papelões restantes e fizemos uma tampa para a caixa menor. Essa nova tampa foi cortada no meio do tamanho da caixa menor, cobrindo apenas as laterais onde as caixas estavam separadas.

Passo 4:Para que a caixa ficasse bem firme, nós a enfaixamos com fita adesiva.

Passo 5: Preenchemos toda a parte interior com papel alumínio, menos a parte da tampa.

Passo 6: Utilizamos um fino pedaço de madeira, que coincidentemente (juramos) era do tamanho da caixa, reutilizado do móvel de uma das integrantes, com barbante, pregador e isopor colado no vértice de uma das superfícies da caixa, para fazer a sustentação da tampa. Aproveitamos, também, o vidro do móvel e o usamos como plástico do forno. Utilizamos também o espelho do móvel, que serviu no lugar do papel alumínio que ficaria localizado na tampa, que no início nós a reforçamos.

Passo 7: Depois de firme e com o espelho e o vidro, nós tratamos de fazer o acabamento: colamos em volta de toda a caixa grande cartolina preta fosca.

• Obs².: Poderíamos ter pintado, mas por conta do preço da tinta, o grupo entrou em consenso e decidiu que a cartolina grampeada no papelão da caixa daria tão certo quanto pintar, e a vantagem seria menor custo.

Passo 8: Reutilizamos a maçaneta do móvel de forma que, localizada na tampa do forno, servisse para abri-lo com mais facilidade, além de fins decorativos.

Forno pronto (!!!):

• Física do trabalho:

Nossa teoria é que os raios solares batem diretamente na caixa ou são refletidos pelo espelho para a caixa por causa da irradiação e da propagação retilínea da luz aquecendo o recipiente de metal, que através da condução térmica ocorre a troca de calor entre o recipiente e a água e da água para o meio, e ainda no recipiente ocorre a convecção onde a água mais quente que está no fundo do recipiente por causa da convecção sobe e a água mais fria que está na superfície desce, sendo esquentada e trocando sempre de lugar com a mais fria. O calor obtido por todos os processos não sai do forno por causa do vidro que o “prende” não o deixando sair, mas sem interferir na entrada dos raios, como o efeito estufa.

• No dia da apresentação:

Nosso forno solar foi posto no pátio do colégio no dia 09/09/2014 às 12hrs 47min com temperatura inicial correspondente à 26ºC e medido pelo professor Sérgio no mesmo dia e local às 13hrs 50min com temperatura correspondente à 56ºC.

Conclusão: em cerca de 1hr nosso forno aqueceu 30ºC, nada mau, não?

Colégio Pedro II – Campus Centro

1º ano E.M

João Pedro Soares Nunes – turma 2108 – nº 13

Daniel José de Araújo Pereira – turma 2108 – nº 04

Materiais:

2 caixas de papelão

Cola

Papel Alumínio

Jornal

Tesoura

Plástico Filme

Barbante

Cartolina Preta

Tinta Preta

Durex/Fita crepe

Como Fazer:

1- Consiga duas caixas, uma menor que a outra e ao pôr a menor dentro da maior, a distância entre os lados precisa ser de aproximadamente 2,5cm, como no caso do nosso trabalho. Nossa caixa menor tinha as seguintes dimensões: 16cm de largura, 21cm de altura e 33,5cm de comprimento, totalizando um volume de 11.256cm³

2- É importante lembrar de cortar as abas de ambas as caixas, deixando apenas uma das maiores abas da caixa maior.

3- Agora pegue a maior aba que você cortou da caixa de fora e una-a à outra aba, aumentando a sua área, utilize fita crepe para isso.

4- Nesse momento você já tem praticamente o formato do forno, então pinte o interior das duas caixas de tinta preta, e quando secar, cole papel alumínio nos locais pintados de preto usando cola e também cubra a aba da caixa maior com papel alumínio (só o lado que irá refletir). Depois de colado o alumínio, pinte somente o fundo da caixa menor de preto (sim, você pintará duas vezes o fundo da caixa menor).

Colando o papel alumínio no interior da caixa após a pintura.

Pintando o interior da caixa menor de preto

5- Faça uma “base” de papelão para nivelar a altura de ambas as caixas (a caixa menor ficará em cima desta base).

Base de papelão no fundo da caixa maior.

6- Antes de colar a base , forre o fundo da caixa maior de jornal; depois que colar a base ao fundo da caixa maior e à caixa menor, forre as laterais de jornal, o máximo que conseguir. Vale lembrar que se você colocar as folhas de jornal ao invés de dobrá-lo, conseguirá colocar uma quantidade consideravelmente maior de jornal. Se quiser um melhor funcionamento, ao invés de jornal, use isopor. Quando terminar de forrar, seu forno estará assim:

Forno já forrado com jornal.

7- Se quiser que mais raios solares sejam refletidos para dentro do seu forno, faça uma outra aba de papelão (como dá para ver na foto acima), do mesmo modo que fez a outra, e depois cubra-a de papel alumínio.

8- Cubra todo o exterior de cartolina preta para deixar o trabalho mais bonito (apenas estética, não influencia em nada no funcionamento do forno).

9- Agora para fazer com que as abas fiquem inclinadas, primeiro corte três pedaços de barbante: dois serão colados na parte de cima das abas, ligando-as por cima, e um terceiro será colocado com uma extremidade na parte de cima de uma aba, e passando por debaixo da caixa, atingirá a outra extremidade também na parte de cima da aba, como mostra a foto a seguir:

Os três pedaços de barbante: dois que passam por cima das abas e um outro por baixo.

10- Agora, para cobrir o forno, use o plástico filme. Estique-o bastante e cole com durex as extremidades do plástico nos lados do forno. Nesse caso, você não estará fazendo uma tampa propriamente dita, ou seja, sempre que for aquecer algo terá que repetir esse processo. Isso não influencia na física do trabalho, a tampa é apenas uma questão estética. Como uma alternativa, se você não quiser usar o plástico filme, use um vidro, o efeito será o mesmo.

11- Teste seu trabalho com antecedência para não fazer feio (como o Fluminense que mesmo na zona de rebaixamento após a última rodada não foi para a série B em 2013) e seu trabalho não funcionar. Para isso, basta colocar água dentro de um recipiente (preferencialmente de metal) dentro do forno e cobrir a parte de cima com o plástico filme.

Terminando de colar o plástico filme sobre a parte de cima do forno.

Foto de cima do forno sendo testado.

Pronto, em 11 passos você conseguirá fazer o seu forno solar!

No dia da apresentação, após aproximadamente 1 hora e meia, a temperatura do forno atingiu 52ºC.

                                                         Física Do Trabalho

A física do trabalho é basicamente subdividida em quatro partes:

a) A caixa maior, que serve para isolar caixa menor, fazendo com que essa não perca calor para o meio externo, por isso é forrada com jornal ou isopor, que são bons isolantes térmicos. O alumínio no interior da caixa externa serve para refletir os raios que nela chegam até a caixa menor.

b) As abas, que vão servir de refletores, como o próprio nome já diz, vão refletir os raios solares através do alumínio para dentro da caixa. Vale lembrar que a radiação solar não chega somente pelo refletor, como também diretamente até a caixa menor.

c) A caixa menor, que tem o fundo pintado de preto, serve para absorver o calor proveniente da radiação solar, devido à tinta preta.

d) O plástico filme faz com que os raios solares que entrem na caixa não saiam, criando uma espécie de “efeito estufa”.

Forno Solar de Física de João Pedro Nunes e Daniel Araújo está licenciado com uma Licença Creative Commons – Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional.