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Tipologia: Resumos
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Relatório dos experimentos realizados na Disciplina de Física Experimental I do curso de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal do Maranhão (UFMA) como requisito para obtenção da nota. Orientador: Prof: Dr. Igo Torres Lima SÃO LUÍS – MA 2022
O movimento de qualquer corpo ou objeto pode ser classificado como de translação, de rotação ou uma combinação desses dois. No movimento de translação, todos os pontos do objeto percorrem trajetórias paralelas e apresentam a mesma velocidade, já no movimento de rotação, todos os pontos do objeto percorrem trajetórias circulares com a mesma velocidade angular. Normalmente, a descrição do movimento de rotação é feita com as equações do movimento circular uniforme e do movimento circular com aceleração constante [1]. Seguindo a segunda lei de Newton, quando aplicamos uma força sobre o objeto que contém massa, ele vai adquirir aceleração. Em um corpo com movimento circular, conseguimos determinar a posição e a velocidade em funções de variáveis com o ângulo e a velocidade angular, e também determinar o raio da trajetória [2]. Partindo da fórmula: A velocidade linear de um movimento circular é dada por: v = ω.R, reescrevemos a equação. Agora multiplica ambos os lados por R (valor do raio). Será substituído por alpha.
Lembrando que a força é perpendicular ao raio da trajetória, vemos que F.R = M é o módulo do torque exercido pela força F em relação ao centro do movimento circular. Temos como resultado: "M = m.R2.α ⟹ M = I.α" Onde I = m.R2. A equação M = I.α relaciona o módulo do torque M com a aceleração angular α e com a quantidade I que representa a inércia rotacional do objeto. A quantidade I é conhecida como o momento de inércia do corpo e a sua unidade no SI é kg.m2 [2]. As grandezas equivalentes para o movimento circular são, respectivamente, o Torque, o Momento angular e o Momento de inércia.
2. OBJETIVOS A finalidade desta experiência consiste na determinação da aceleração angular e do momento de inércia de um aparelho que apresenta movimento rotacional. 3. EQUIPAMENTOS E COMPONENTES ● Aparelho de movimento rotatório; ● Cronômetro; Massa da barra 55,5 g Massa dos cilindros 100 g Raio dos cilindros 25 mm 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1. O disco foi posicionado na extremidade do aparelho; 4.2. A massa foi solta e mediu-se o tempo necessário para que o conjunto alcance o solo;
Distância das massas ao eixo de rotação = 19 cm 4.5 Utilizando as equações indicadas abaixo, foi possível calcular a aceleração angular, o torque e o momento de inércia do conjunto em rotação: Aceleração angular 0.7364 rad/s² Torque 0.1068 Nm Momento de Inércia 0.4867 kgm² 4.6. Ajustou-se a posição dos discos na barra de tal forma que estejam a 18 cm do eixo de rotação; 4.7. Repetiu-se os procedimentos 4.2 e 4.3.Os resultados foram anotados na tabela abaixo: m = 30g; peso total = 40g; Tempo de queda do conjunto massa-mola Tempo para a barra dar dois giros T1 = 3,50s T1 = 8,51s T2 = 3,64s T2 = 9,28s T3 = 3,80s T3 = 5,95s T4 = 3,71s T4 = 5,81s T5 = 3,74s T5 = 6,98s Tempo médio: 3,67s Tempo médio: 7,30s Distância das massas ao eixo de rotação = 19 cm
Aceleração angular 0.5561 rad/s² Torque 0.2069 Nm Momento de Inércia 0.6362 kgm²
5. RESULTADO E DISCUSSÕES QUESTÕES SOBRE O EXPERIMENTO 5.1. Utilizando a definição, calcule o momento de inércia do conjunto barra + cilindro para as três medidas realizadas e compare com os valores obtidos utilizando-se a segunda lei de Newton para rotações. Comente as semelhanças ou diferenças para os valores obtidos. Primeira: 0.6351 kgm²; Segunda: 0.2152 kgm²; Terceira: 0.3404 kgm². 5.2. Calcule o momento angular do conjunto barra + cilindro para as três medidas realizadas. Utilize o princípio de conservação do momento angular para comentar, analisar e discutir os resultados obtidos. Primeira: 0.2235 kgm²/s; Segunda: 0.0142 kgm²/s; Terceira: 0.2520 kgm²/s. 5.3. Qual a relação entre o torque obtido na primeira e na segunda medida? Comente os valores obtidos tomando como base as relações matemáticas existentes. É a mesma massa para ambos, mas os braços de alavanca são diferentes, o que acaba por tornar o valor do torque da primeira medida maior que o da segunda.
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/movimentos-translacao-rotacao.htm
. Acesso em 15 de dezembro de 2022. [2] SILVA, Domiciano Correa Marques da. Sistema em rotação – momento de inércia, Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-rotacao-momento-inercia.htm. Acesso em 15 de dezembro de 2022.
