The experiment of Double Cone in the Ramp (O experimento do duplo cone no plano inclinado)

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The experiment of double cone in the ramp provides counter-intuitive experience. When the double cone is placed in the begin of the ramp It produces a seeming climb. But in fact, the mass center of the cones falls, only the contact points of the cones climbs the ramp. This behavior happens because in the begin of the ramp the mass center is on a higer position (higer gravitational energy) than the end of the ramp. This experiment can be used, mainly, in teaching of center of mass (physics). It is necessary make use of this concept to interpret what is happening. However it can be used for study torque and geometry because the relation between the object dimensions (the height of the ramp, the inclination angle and opening angle of ramp, the generation angle of cone and its radius) must be related in an appropriate way for produce the seeming climb. To build the double-cone, print two units of cones and after glue them carefully so that they are properly aligned. It is recommended at least 30% infill in the cones. But you can print them in different infills to compare the motion between the different mass. If it gets too light maybe it will not rise the ramp because the torque is insufficient to start the movement. There is two version of this experiment: an small and a big. The small version is proper to print many sets and give them to students in order to they explain why the double-cone rises the ramp. You also can use this version to print it and use as an ornament in your table. The big version is useful to teacher do demonstrations in front of class. [PORTUGUÊS] O experimento do duplo cone no plano inclinado proporciona uma experiência contra intuitiva. Ao colocá-lo na parte mais baixa da rampa, no início, o cone produz uma aparente subida, mas na verdade seu centro de massa "cai", apenas os pontos de contato do cone com a rampa é que sobem. Tal comportamento se deve porque no começo da rampa o centro de massa do cone está numa posição mais alta (de maior energia potencial gravitacional) do que no final da rampa. Este experimento pode ser utilizado no ensino do conceito de centro de massa, pois se faz necessário lançar mão desse conceito para interpretar o quê está acontecendo. Contudo, ele também pode ser utilizado para o estudo de torque e geometria, pois a relação entre as medidas dos objetos (ângulo de inclinação e da abertura da rampa, o ângulo de geração do cone, o raio do cone e a altura da rampa) devem ser relacionados de maneira adequada para produzir o efeito da aparente subida. Para construir o duplo cone, é preciso imprimir duas unidades dos cones e depois colá-las com cuidado para que fiquem bem alinhadas. É recomendado, pelo menos, 30% de preenchimento nos cones. Contudo, imprimir cones com diferentes preenchimentos pode proporcionar demonstrações diferentes, pois os mais leves subirão mais devagar ou até mesmo ficarão parados devido ao torque pequeno que não é suficiente para iniciar o movimento. Hás duas versões deste experimento: uma pequena e uma grande. A pequena é ideal para ser impressos vários conjuntos e entregá-los a estudantes, a fim de que eles tentem explicar o porquê dos cones subirem a rampa. Esta versão pequena também é útil para usá-la como efeite na mesa. A versão grande é funcional para que professor fazer demonstrações na frente da sala de aula. Print Settings Printer Brand: RepRap Printer: Graber i3 Rafts: No Supports: No Resolution: 0.2: cones and the small ramp (cones e rampa pequena) | 0.4: big ramp (rampa grande) Infill: Cones: at least (pelo menos) 30% Notes: The ramp should be sanded to reduce the friction between the ramp and the cone. RECOMMENDATION: print the cones one each time to avoid dripping. => PORTUGUÊS: Pode ser necessário lixar a rampa para reduzir o atrito dos degraus que se formarão durante a impressão. RECOMENDAÇÃO: Imprimir um cone de cada vez para evitar gotejamento. How I Designed This Papers used for study the mathematics of this experiment (Artigos utilizado para estudar a matemática deste experimento) Desvendando o mistério do duplo cone. (Uncovering the mystery of the double cone) MEDEIROS, Alexandre and MEDEIROS, Cleide Farias de. Rev. Bras. Ensino Fís. [online]. 2003, vol.25, n.3, pp.333-339. Available from: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172003000300011&lng=en&nrm=iso RELATÓRIO FINAL: DUPLO CONE (Final report: double cone) Ceron, Sarah Vergueiro. UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE FÍSICA “GLEB WATAGHIN”. 2009. Available from: http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_2009/SarahV_David_RF1.pdf