Estudo Dirigido Giroscópio

Estudo Dirigido – Giroscópio

Objetivos da Análise Qualitativa

        O objetivo deste relatório é analisar qualitativamente as grandezas vetoriais que atuam sobre um giroscópio, com o intuito de realizar um procedimento relacionando um contato de forma mais real.

Introdução

O giroscópio é um objeto que consiste em um disco e dois eixos principais (como o da figura abaixo), que possui energia cinética de rotação muito maior que a energia potencial gravitacional e por conta disso tende a girar por muito tempo. O seu movimento não é intuitivo, muito pelo contrario, é bastante complexo, pois envolve grandezas vetoriais que ao  serem propriamente analisadas geram conclusões bem mais elaboradas do que se compararmos a um movimento translacional.

[pic 1]

Este instrumento pode girar quase que livremente em torno de três eixos: o horizontal, o vertical e o próprio eixo de rotação do disco. Caso não existam forças externas atuando sobre o sistema a resultante das forças e dos torques devem ser igual zero, ou seja, o sistema esta em equilíbrio.  Caso contrario, o torque que atua sobre o sistema será dado como:

[pic 2]

O giroscópio, quando esta fora da posição de equilíbrio vai para baixo. A força peso provoca um torque, havendo variação do momento angular.

Com o giroscópio liberado com o eixo levemente inclinado para cima ele cai girando em torno de um eixo horizontal que passa pela origem do sistema e em seguida, com a roda girando em torno do eixo, passa a girar na horizontal em torno de um eixo vertical que passa pelo suporte central. Este é o movimento de precessão, do tipo MCU.

O momento de inercia do giroscópio se baseia na lei da conservação da energia mecânica. Se o eixo do giroscópio for travado, sendo possível apenas que ele gire em torno do seu próprio eixo de rotação, e uma massa m com for pendurada por um corda enrolada em uma polia de raio r, e em seguida for liberada de uma altura h acima do solo, esse peso acelerara o disco do giroscópio até atingir uma velocidade angular ω . A energia cinética de rotação será o somatório da energia cinética do disco e da energia cinética e translação do peso que e dada por:[pic 3]

 [pic 4]

        

Materiais Utilizados.

Os seguintes materiais compõem o kit número 7, o qual foi fornecido pelo Laboratório de Física 2 da FUB-UnB/DF

• 1 (um) motor elétrico da marca DREMEL, modelo 300 F013 0300 50;
• 1(um) suporte de pesos com 4 (quatro) pesos de 100g e 1 (um) de 50g;
• Conjunto de setas indicativas das grandezas vetoriais.

Procedimentos.

        

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