Fósforo equilibrista

As Mentes irrequietas não se cansam de brincar com balões e de explorar fenómenos engraçados, desta vez um palito equilibrista, devido à electricidade estática criada pela fricção de um balão num pano.

Precisamos de:

• 1 copo de plástico transparente,
• 1 pano de lã,
• 1 fósforo, podem usar um palito
• 1 faca,
• 1 moeda de 2euros,
• 1 balão.

Como fazer:

1. Com a faca cortem a pontinha vermelha do fósforo, cuidado com os dedos!;
2. Coloquem  a moeda e pé numa superfície lisa, nós fizemos na tijoleira do chão;
3. Equilibrem o fósforo em cima da moeda, esta é uma tarefa de paciência, provavelmente vão precisar de várias tentativas;
4. Coloquem o copo de plástico em cima do conjunto, o mais centrado possível;
5. Encham o balão, não encham demasiado porque com a fricção pode rebentar;
6. Esfreguem o pano no balão durante algum tempo;
7. Segurem o balão perto do copo, junto à zona onde a extremidade do fósforo está mais perto do copo;
8. Desloquem lentamente o balão à volta do copo.

O que acontece?
O fósforo move-se.

Porquê?
Acontece exactamente o que aconteceu com as bolinhas de papel, lembram-se?

O palito e o balão, tal como a moeda e o copo, são constituídos por átomos. Em condições normais, de repouso, estes átomos apresentam carga neutra, ou seja nula.

Quando esfregámos o balão no pano o que aconteceu foi que transformámos o balão, que estava em estado de repouso, com carga neutra, num objecto excitado, com carga eléctrica, neste caso negativa.
 
Então vejamos, no passo seguinte aproximámos um balão electrizado de um copo/palito/moeda em estado neutro, sem carga eléctrica.
Em primeiro lugar há que esclarecer que, 


O copo está lá para:

1. nos obrigar a manter sempre a mesma distância do balão ao fósforo, e evitar que se toquem;
2. nos mostrar o caminho quando deslocamos o balão em circulo;
3. não deixar outros factores, como as correntes de ar, influenciarem o movimento do fósforo.

A moeda está lá para: 

1. segurar o fósforo;
2. servir de "pivot" para ele girar.

Então, no fundo, apenas temos de nos preocupar com a carga do palito, esta carga, antes de se aproximar o balão, é neutra, e como não há contacto com o balão vai continuar neutra, mesmo depois de se mover.
Então como se pode explicar a atracção do fósforo pelo balão?
A atracção entre um material carregado e outro neutro pode ser explicada utilizando-se a ideia da formação de dipolos eléctricos, fenómeno comummente citado como "separação de cargas" (na fig) Esta separação acontece quando o objecto neutro é submetido à acção de outras cargas eléctricas, neste caso as cargas eléctricas do balão, por isso o fósforo gira no sentido de rotação do balão, atraído pela sua carga eléctrica negativa.

Porque é que o fósforo gira e não é todo atraído para o balão?
Por varias razões:
É muito pesado, a fricção não é suficiente para criar uma força que o faça saltar;
Como aproximam o balão da ponta do fósforo esta zona do fósforo vai sentir-se mais fortemente atraída pela carga negativa do balão; 

A moeda serve de pivot, ou seja de ponto de rotação, imaginem que apenas um pontinho do fósforo  está apoiado num pontinho da moeda, e que por isso não há atrito e o fósforo está livre para girar, claro que não é bem assim, a zona de contacto é mais do que a ideal, e por isso existe atrito.

NOTA: A electrização só se dá entre materiais isolantes, os materiais condutores não tem a capacidade de reter cargas eléctricas, pois elas escoam pelo material.

Transformem esta demonstração numa experiência:

• Variem o tempo de fricção;
• Variem o o material utilizado para electrizar o balão (podem experimentar panos de seda, algodão, lã...);
• Variem a quantidade de ar no balão;
• Utilizem um palito, é mais leve;
• Retirem o copo da equação, conseguem fazer girar o fósforo? É mais fácil? É mais difícil?;
• Quando aproximam o balão do copo, faça-no numa zona longe da extremidade do fósforo... o que acontece? porquê?;
• Utilizem outras moedas, como influência o resultado final?

Vejam de que forma estas mudanças alteram o resultado final... 
Não se esqueçam da primeira regra: Não fazer variar mais do que uma variável de cada vez.

Et voilá!
Quem consegue fazer rodar o fósforo mais tempo?

Divirtam-se!