O fim de outubro é a única semana do ano em que uma abóbora entra no laboratório sem que ninguém pergunte por quê. Vale a pena aproveitar: os dois experimentos desta nota são de temporada por fora, mas por dentro são conteúdo de currículo — cinética química e catálise em um, queda livre e aceleração no outro — com a mesma coleta de dados que você usaria em qualquer outra prática.
Os dois vêm do blog da Vernier Science Education e funcionam com o ecossistema Go Direct® que a Districalc distribui na América Latina: a “abóbora que vomita” para química e a “grande queda de abóboras” para física. O primeiro se monta em vinte minutos sobre uma bandeja; o segundo precisa de uma altura segura, uma câmera e um pátio livre.
Por que montar um experimento de temporada?
Um laboratório de temporada não substitui o do livro: ele o precede. A abóbora que solta espuma é vista do fundo da sala, e essa reação visível é o que deixa a turma perguntando o que acabou de acontecer — que é exatamente o ponto de partida da cinética química. Com a queda acontece algo parecido: ninguém discute se um objeto cai, mas discute sim se ele cai mais rápido quando é mais pesado, e essa discussão sustenta toda a unidade de cinemática.
A segunda razão é prática. Os dois experimentos funcionam como demonstração do professor ou como atividade dos estudantes, e ambos podem terminar em dados. Essa é a diferença entre um show e um laboratório: se há medição, há algo para representar em gráfico, discutir e avaliar. O sensor de temperatura transforma a espuma em uma curva; a análise de vídeo transforma a queda em uma parábola.
As duas práticas são da Vernier Science Education e foram publicadas no blog deles. Aqui estão adaptadas ao equipamento que distribuímos na região e com as notas de segurança que convém destacar em um laboratório escolar.
Experimento 1 · A abóbora que vomita (química)
A montagem: dentro de uma abóbora entalhada com tampa fica um copo com peróxido de hidrogênio, corante e detergente. Ao adicionar iodeto de potássio saturado e fechar a tampa, a abóbora expele uma coluna de espuma pela boca e pelos olhos.
O que você precisa
- Uma abóbora entalhada, com tampa, sobre uma bandeja ou bacia que contenha a espuma
- 60 mL de peróxido de hidrogênio a 30 % em um béquer
- 20 mL de iodeto de potássio (KI) saturado
- Corante alimentício e detergente de louça
- Sensor de temperatura Go Direct® e Vernier Graphical Analysis (ou uma interface LabQuest)
O que está acontecendo
O peróxido de hidrogênio se decompõe em água e oxigênio. É uma reação que ocorre sozinha, mas lentamente; o iodeto de potássio atua como catalisador e a acelera até torná-la visível. O detergente aprisiona o oxigênio liberado em forma de bolhas, e é isso a espuma que sai da abóbora. Como a reação é exotérmica, o sensor de temperatura registra a elevação enquanto ela ocorre: aí está o dado que transforma a demonstração em laboratório.
Perguntas para a turma
- A temperatura muda durante a reação? O que isso diz sobre a energia liberada?
- Qual é a função do detergente? O que se veria sem ele?
- Se o iodeto de potássio é um catalisador, ele é consumido na reação? Como vocês poderiam comprovar isso?
Segurança: o peróxido de hidrogênio a 30 % é corrosivo e não é o de farmácia. Óculos de segurança e luvas para todos, o frasco é manipulado pelo professor, área ventilada e uma bandeja que contenha a espuma. Se o seu laboratório não trabalha com peróxido concentrado, a versão suave — peróxido a 3 % com fermento biológico como catalisador — mostra o mesmo princípio com uma espuma mais lenta.
Equipamento: sensor de temperatura Go Direct® e Vernier Graphical Analysis.
O mesmo conteúdo sem a abóbora: a Vernier publica as práticas The Decomposition of Hydrogen Peroxide (CHEM-A-12) e Endothermic and Exothermic Reactions (CWV-1), que cobrem a decomposição catalítica e o balanço de energia com a montagem de laboratório habitual.
Experimento 2 · A grande queda de abóboras (física)
A montagem: várias abóboras — de tamanhos diferentes, entalhadas e inteiras — são soltas de uma altura segura sobre uma superfície livre, cada queda é filmada e o vídeo é analisado quadro a quadro.
O que você precisa
- Várias abóboras de tamanhos diferentes, entalhadas ou inteiras
- Um objeto de escala de comprimento conhecido e bom contraste
- Câmera, tablet ou telefone, de preferência sobre um tripé
- Vernier Video Analysis
- Opcional: uma lona plástica para facilitar a limpeza
O que está acontecendo
Uma queda é rápida demais para o olho: a turma vê o impacto, não a aceleração. O vídeo resolve isso. Ao marcar a posição da abóbora quadro a quadro e fixar a escala com um objeto de comprimento conhecido, o software fornece a posição em função do tempo e, a partir daí, a velocidade e a aceleração. O número que aparece é próximo de 9,8 m/s², e aparece parecido para a abóbora grande, a pequena e a entalhada: é isso que há para discutir.
Como filmar para que a análise funcione
- Câmera fixa e longe da queda, com zoom: assim se reduz a distorção de perspectiva.
- O objeto de escala fica no mesmo plano da queda, nem à frente nem atrás.
- Marque a abóbora com uma cor contrastante para poder segui-la quadro a quadro.
- Boa luz e a maior quantidade de quadros por segundo que o equipamento permitir.
Perguntas para a turma
- A abóbora entalhada vai cair mais rápido que a inteira? E a mais pesada, mais rápido que a mais leve?
- A velocidade é constante ou aumenta? Como essa diferença aparece no gráfico?
- Quanto o valor medido se afasta de 9,8 m/s², e a que se pode dever a diferença?
Equipamento: Vernier Video Analysis, mais a câmera ou o telefone que os estudantes já têm.
Medir a gravidade por mais de um caminho
A queda de abóboras é uma de várias formas de chegar ao mesmo número, e vale a pena fazer pelo menos duas para que a turma veja que o valor não depende do método: com o detector de movimento Go Direct® acompanhando uma bola lançada para cima, com uma fotocélula Go Direct® e uma régua Picket Fence em queda livre, e com análise de vídeo. A Vernier reúne várias dessas formas em seu seminário Measuring g Three Ways.
Como ajustar ao nível do curso
- Nível base (últimos anos do fundamental e início do ensino médio): a abóbora como demonstração do professor, com a pergunta sobre a temperatura; a queda é filmada e descrita como “cai cada vez mais rápido”, sem cálculo.
- Nível intermediário (ensino médio): os dois experimentos como atividade dos estudantes, com a curva de temperatura em gráfico e a aceleração obtida a partir da inclinação do gráfico de velocidade.
- Nível avançado (pré-universitário tipo AP ou IB e primeiro ano da universidade): em química, comparar a elevação de temperatura com diferentes quantidades de catalisador; em física, contrastar abóbora entalhada e inteira para discutir resistência do ar e estimar o erro do valor medido em relação a 9,8 m/s².
E uma nota regional: a abóbora de Halloween não é obrigatória. O zapallo do Cone Sul, a jerimum ou abóbora comum servem igual; o que importa é ter uma cavidade com tampa para o experimento de química e resistir ao transporte até o local da queda para o de física. E se a data não encaixa no calendário escolar, os dois experimentos funcionam em qualquer semana do ano: o conteúdo não é de temporada.
O equipamento para os dois experimentos
Um laboratório que já trabalha com sensores Go Direct® pode montar o experimento de química sem comprar nada adicional; o de física só precisa da licença de análise de vídeo. A seguir, cada componente com sua ficha na loja regional, onde aparecem os preços para o Chile.
Go Direct® Sensor de Temperatura
Registra a elevação de temperatura dentro da abóbora e fornece a curva que demonstra que a reação é exotérmica.
Ver em TecnologíasEducativas.cl ↗
Vernier Graphical Analysis™
App gratuito de coleta e análise de dados para o experimento de química; a edição Pro acrescenta ajuste de curvas e análise de vídeo.
Ver em TecnologíasEducativas.cl ↗
Vernier Video Analysis™
Marca a abóbora quadro a quadro no vídeo da queda e fornece posição, velocidade e aceleração. Licença de site, sem limite de usuários.
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Go Direct® Detector de Movimiento
Mede posição, velocidade e aceleração por ultrassom: a segunda forma de obter a aceleração da gravidade sem câmera.
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Go Direct® Foto-celda
Dois portais ópticos para medir queda livre com régua Picket Fence, colisões e pêndulos com precisão de milissegundos.
Ver em TecnologíasEducativas.cl ↗Districalc: física e química experimental na América Latina
A Districalc é distribuidora autorizada da Vernier e atua em mais de 20 países da América Latina desde 1981. Fornecemos os sensores Go Direct®, as licenças de software e os livros de laboratório, e acompanhamos a implementação com capacitação docente e suporte técnico local.
Mais experimentos: o catálogo de química e o de física reúnem o resto do ecossistema Vernier, e a página de capacitação docente descreve a formação que acompanha cada implementação.
Quer montar estas duas práticas antes do fim do semestre? Escreva para nós: montamos a lista de equipamento conforme o nível do curso e o laboratório que você já tem.
Para aprofundar: o artigo original da Vernier Smashing Squash and Regurgitating Gourds, as cinco dicas para gravar vídeo analisável e a prática Accelerated Motion, pensada para ser feita antes da queda.
Pronto para levar estes experimentos ao seu laboratório?
A Districalc fornece os sensores Vernier, as licenças de software, a capacitação docente e o suporte técnico para implementar estas práticas no seu currículo — em qualquer país da América Latina.
Fale ConoscoPerguntas frequentes
Que reação química ocorre na abóbora que vomita?
O peróxido de hidrogênio se decompõe em água e oxigênio. O iodeto de potássio atua como catalisador e acelera essa decomposição até torná-la visível; o detergente aprisiona o oxigênio em bolhas e forma a espuma que sai da abóbora. A reação é exotérmica, então o sensor de temperatura Go Direct registra a elevação enquanto ela ocorre.
Qual peróxido de hidrogênio se usa e que precauções exige?
A montagem original usa 60 mL de peróxido de hidrogênio a 30 %, que é corrosivo e não é o de farmácia. Exige óculos de segurança e luvas para todos os presentes, manipulação do frasco pelo professor, área ventilada e uma bandeja que contenha a espuma. Uma versão mais suave, com peróxido a 3 % e fermento biológico como catalisador, mostra o mesmo princípio com menos risco.
Pode ser feito como atividade dos estudantes ou só como demonstração?
As duas formas funcionam. Como demonstração, o professor monta uma abóbora e toda a turma observa e discute os dados de temperatura. Como atividade, cada grupo entalha sua própria abóbora e faz sua própria medição, com o professor dosando o peróxido. A queda de abóboras se organiza igual: uma queda filmada para toda a turma ou um vídeo por grupo para analisar separadamente.
As abóboras mais pesadas ou entalhadas caem mais rápido?
Não. Perto da superfície terrestre todos os corpos aceleram praticamente igual, cerca de 9,8 m/s², independentemente da massa, e a análise de vídeo mostra isso: as curvas das diferentes abóboras ficam quase sobrepostas. As diferenças que aparecem vêm da resistência do ar e do erro de medição, e são justamente o tema que vale a pena discutir depois do experimento.
O que é preciso para analisar a queda em vídeo?
Uma câmera, tablet ou telefone; um objeto de escala de comprimento conhecido colocado no plano da queda; e o Vernier Video Analysis para marcar a posição quadro a quadro. A câmera deve ficar fixa, longe e com zoom, porque a distorção de perspectiva é o erro mais comum nesta análise. O software funciona em computadores, Chromebooks, tablets e telefones.