Inseparable phone books demonstration

Abstract

This study is aimed at first introducing a well-known discrepant event; inseparable phone books and second, turning it into an experiment for high school or middle school students. This discrepant event could be used especially to indicate how friction force can be effective in producing an unexpected result. Demonstration, discussion, explanation and experiment steps are presented on how to turn a simple discrepant event into an instructional activity. Results showed the relationships between number of pages and force, as well as between amounts of interleave and force. In addition to these, the mathematical equation for the total force between all interleaved pages is derived. As a conclusion, this study demonstrated that not only can phone books be used, but also ordinary books, to investigate this discrepant event. This experiment can be conducted as an example to show the agreement between theoretical and experimental results along with the confounding variables. This discrepant event can be used to create a cognitive conflict in students' minds about the concepts of 'force and motion' and 'friction force'.

Analisando e modificando o problema da separação de duas listas telefônicas com folhas intercaladas

“…Agora, observe que à variação ∆F(z) = ∆F n corresponde a variação ∆n = (n + 1) − n = 1 (veja a definição em ( 13)), e à variação ∆n = 1 corresponde a variação ∆z = (2/N )∆n = 2/N . Portanto, dividindo ambos os membros de (22) por ∆z = 2/N , obtemos:…”

“…Observe que acima da enésima folha do grupo da esquerda repousam n − 1 folhas do mesmo grupo e n folhas do grupo da direita, totalizando 2n − 1 folhas. Sendo m a massa de cada folha e g o módulo da aceleração da gravidade, podemos imediatamente concluir que o bloco formado por essas 2n − 1 folhas, que tem massa (2n − 1)m, empurra para baixo a folha n do grupo da esquerda com força de módulo 21 f nn, sup = (2n − 1)mg, e se o sistema está na iminência de movimento, a força de atrito estático exercida sobre a folha n do grupo da esquerda pela folha n do grupo da direita tem módulo 22 f en, sup = µ e f nn, sup = (2n − 1)µ e mg (41)…”

“…F n 22 Estamos considerando µe constante, representando uma espécie de valor médio, já que, no caso de atrito de papel sobre papel, o valor do coeficiente de atrito estático diminui quando aumentamos o valor da força normal (ou seja, µe é uma função decrescente de n). Trata-se, portanto, do mesmo tipo de simplificação introduzido por Alarcón e colaboradores em seu modelo [6] (veja a nota de rodapé número 8).…”

“…Não se trata, portanto, de uma atividade que possa ser rapidamente preparada por um(a) docente para realização com seus alunos em uma escola ou em uma instituição de nível superior. Contudo, uma montagem bem mais simples (embora bem menos robusta) foi apresentada em um artigo publicado em 2017 na revista Physics Education [22]. Sugerimos aos professores interessados na realização de uma atividade experimental semelhante à que apresentamos nesta seção que consultem aquele artigo.…”

Is it simple to explain simple experiments? The interleaved books experiment

“…There is a well-known experiment with two books with interleaved pages [1] (figure 1). As we pull the books in opposite directions by the spines it is hard or even impossible to pull them apart.…”