Física Experimental I: Relatório do Trabalho Prático

Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - PUC

Gabriel Duarte Dias Oliveira

Belo Horizonte, 2018

Gabriel Duarte Dias Oliveira

Física Experimental I: Relatório do Trabalho Prático IIIII

Relatório referente à aula de quinta, dia 17/05/2018, sobre Momento da inércia, na disciplina de Física Experimental I, no curso de Engenharia Elétrica, na Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.

Professor: Euzimar Marcelo Leite

Belo Horizonte, 2018

Resumo

Neste trabalho são apresentados os resultados da aula prática de laboratório de física geral I do dia 17/05/2018 onde foi estudado o Momento da inércia.

Momento de inércia expressa o grau de dificuldade de se alterar o estado de movimento de um corpo em rotação. Ele depende da distribuição da massa em torno de um eixo de rotação escolhido arbitrariamente. Quando maior for o momento da inércia de um corpo, mais difícil será alterar sua rotação. Um corpo massivo apresenta sua tendência de permanecer em seu estado inicial de movimento com uma velocidade constante.

No experimento sobre o movimento da inércia, verificamos o princípio da conservação do momento de inércia quando um cilindro que pode girar livremente em torno de dois mancais de atrito desprezível, o peso é abandonado e com o cronometro medimos o tempo. Calcular, a partir dessas medidas e de considerações cinemáticas, o valor do momento de inércia do disco.

Palavras – chave: Momento de inercia. Velocidade. Rotação. Tempo.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................5

2 DESENVOLVIMENTO....................................................................................6

2.1 OBJETIVO GERAL......................................................................................6

2.2 PROCEDIMENTOS ....................................................................................6

2.3 QUESTIONÁRIO.........................................................................................7

2.4 RESULTADOS............................................................................................8

3 CONCLUSÃO................................................................................................9

1. INTRODUÇÃO

Considerando-se um corpo rígido que não pode ser representado por uma massa puntiforme, mas que possui uma distribuição igualitária de massa, é possível definir seu momento de inércia calculando a integral da soma de suas massas e a distância. Essa fórmula é traduzida pela lei:

[pic 1]

Lembrando que dm trata-se da ideia de que este corpo rígido tem diversos elementos dentro de si que tem sua massa  e que estão a mesma distância  do eixo de rotação. [pic 2][pic 3]

Para o cálculo dessa equação é preciso representar e  em termos da mesma variável de integração. Quando o objeto é completamente unidimensional pode-se usar uma coordenada  e relacionar   a . Para objeto em três dimensões deve-se escrever  em termos do elemento de volume  e da densidade  do corpo que é lida como . Dessa forma a nova lei passa a ser: [pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

[pic 13]

Por outro lado, quando o corpo se é uniforme a constante  pode ser retirada da integral, sendo então:[pic 14]

[pic 15]

Durante o movimento, porém, o objeto pode estar sofrendo um movimento de translação ou rotação e sua energia cinética é observada de forma diferente em cada um dos casos. No caso de um corpo rígido girando entorno de um eixo fixo em um movimento de rotação o temos representado pela equação:

[pic 16]

Da mesma forma, se o corpo estiver sofrendo apenas um movimento de translação do centro de massa, a fórmula que o rege é:

[pic 17]

Onde  é a velocidade de translação do centro de massa. [pic 18]

1. DESENVOLVIMENTO

2.1 - Objetivo Geral:

Verificar os tempos de queda do corpo de testes preso ao cilindro, e a partir destes determinar o Momento de Inércia do corpo e seus respectivos desvios.

2.2 - Procedimentos:

Material utilizado:

01 Cilindro preso em torno de dois mancais de atrito desprezível

01 Barbante

01 Bola de metal

01 Cronômetro.

01 Régua

Montagem:

[pic 19][pic 20][pic 21]

Descrição do experimento:

1. O fio de barbante foi enrolado no cilindro e a bola foi presa no outro extremo;
2. O peso foi abandonado e com um cronometro medimos o tempo necessário para desenrolar completamente o fio;
3. Repetimos e experiencia cinco vezes, com alturas diferentes, e anotamos os dados.

[pic 22]	[pic 23]	[pic 24]
0,50	1,08	0,005264720448000
0,70	1,31	0,005558579965714
0,90	1,74	0,007816074240000
1,10	1,77	0,006539632603636
1,30	1,93	0,006582229680000