43 x 71 x 14
Madeira, latão e marfim
CAT. 1824 : E.I.42
Um apparelho, que consta de tres caniculos de latão, um em forma de arco circular,
outro cycloidal, e outro em linha recta, pelos quaes podem descer tres spheras de
latão, que vão tocar tres campainhas. Serve para mostrar, que os corpos descem
mais depressa por arcos cycloidaes, do que por circulares ou por linhas rectas.
Este aparelho é destinado ao estudo comparativo do movimento de três esferas, que se deslocam ao longo de três calhas de latão montadas numa armação de madeira. As três trajectórias têm configurações diferentes, sendo a da calha superior uma recta com uma determinada inclinação, a do meio uma ciclóide e a terceira um arco de circunferência.
As esferas são largadas do ponto mais alto de cada uma das trajectórias, para o que existe uma peça de madeira que gira em torno de um eixo horizontal. Esta peça dispõe de três garras, correspondendo cada uma delas a uma das calhas, que se destinam a manter as esferas na posição inicial. Quando esta peça roda em torno do seu eixo, liberta as esferas que iniciam simultaneamente o seu movimento, partindo do repouso. O momento da chegada das esferas é assinalado pela pancada de um badalo contra uma campainha.
A ordem de chegada é a seguinte: em primeiro lugar, a esfera que se move ao longo da ciclóide, em segundo lugar, a esfera que se move ao longo do arco de circunferência e em terceiro lugar a esfera que se move ao longo do plano inclinado. Este resultado afigura-se algo paradoxal e a justificação para esta sequência não reside no maior ou menor espaço que cada esfera tem de percorrer durante o movimento. Pelo facto de todos os pontos de partida, tal como os pontos de chegada, se encontrarem, respectivamente, à mesma altura, as velocidades das esferas, no instante em que chocam contra o badalo da campainha, são iguais entre si. No entanto, este acontecimento dá-se em instantes diferentes.
A justificação para a sequência de chegada das esferas reside na diferença de características das forças exercidas pelas três calhas, durante o movimento. Para a ciclóide, o valor médio da componente horizontal desta força é maior do que nos outros casos, de onde resulta uma componente horizontal da aceleração de valor médio maior.