Inercia em pêndulos

TORQUE

O efeito ao usar uma força depende do local onde ela é aplicada sobre um corpo, um exemplo disso é o movimento ao empurrar uma porta para fechar, nota-se que quando mais próximo da dobradiça da porta é aplicado a força mais difícil será abrir ou fechar a porta, por outro lado, a força aplicado próxima a maçaneta tem um efeito maior, no entanto, quanto mais longe do eixo de rotação, menor o esforço necessário.

Percebe-se que empurramos um objeto, na maioria das vezes ele recebe um movimento de rotação junto ao movimento de translação, então para levar em conta a dependência da rotação desse corpo com o ponto no qual a força é aplicada usamos o termo torque. Esse torque deve ser equivalente a distancia do ponto de aplicação da força ao eixo de rotação, tendo um vetor para receber os dois sentidos de rotação, sentido horário e anti- horário.

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No exemplo a seguir  F é a força que atua sobre a porta, em um ponto P e fazendo o ângulo θ com a porta.

A distância do ponto P de aplicação da força ao eixo de rotação é o módulo do vetor-posição de P relativamente ao eixo (r). A componente da força, perpendicular à porta, é Fsenθ, sendo θ o ângulo entre os sentidos dos vetores F e r.          

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O corpo é acelerado pelo torque devido a força perpendicular ao eixo, e gira em torno do eixo de rotação; o torque da componente da força paralela ao eixo tende a fazer o corpo alterar sua orientação no espaço. Se o eixo é fixo, os mancais reagirão sobre o corpo impedindo essa mudança; mas se o corpo está livre, o eixo de rotação mudará continuamente de orientação no espaço, dando origem ao chamado movimento de precessão do eixo de rotação.

MOMENTO DE INÉRCIA

O momento de inércia é uma grandeza ligada a inércia de rotação e depende de uma distribuição da massa em torno de um eixo de rotação, no qual quanto maior for o momento de inércia desse corpo, mais dificuldade será fazê-lo mudar de rotação ou girar.

Esta grandeza aparece naturalmente ao escrevermos a energia cinética de um corpo que realiza um movimento circular uniforme de raio r, velocidade angular ω, e velocidade tangencial  v = ωr.

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Analisando o momento de inércia, que simbolizaremos por I, podemos chegar na expressão: I=m.R²            

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PÊNDULO FIXO

Quando pensamos em um pêndulo simples, podemos levar em mente um balanço, embora haja continuamente o movimento de vai e vem, várias crianças brincam com o propósito de ir cada vez a um ponto mais alto, na física estudamos um fenômeno relacionado a isso, o MHS (movimento harmônico simples) que se trata de oscilações.

O pêndulo simples é um modelo que consiste em um fio (ou haste) de massa desprezível tendo em uma das extremidades um elemento de massa enquanto a outra extremidade do fio (ou haste) é fixa permitindo-lhe apenas a rotação em torno de um eixo fixo. Uma característica forte do Pêndulo Simples é ter praticamente toda a massa concentrada em uma das extremidades.

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O período de oscilação de um pêndulo simples para pequenas amplitudes  pode ser calculado pela seguinte fórmula:

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L = Comprimento do pêndulo

g = Aceleração gravitacional local

PÊNDULO COMPOSTO

O pêndulo composto, é um sistema suspenso por um ponto, que pode girar em torno de um eixo horizontal que passa por este mesmo ponto. Ele não se sujeita às condições quase ideais definidas para o pêndulo simples. É claro que o pêndulo simples restrito a oscilações em um plano é um caso especial do pêndulo físico.