O que ocorre com a velocidade angular do seu corpo ao abrir os braços?

QUESTIONÁRIO

I. PLATAFORMA GIRATÓRIA

1. O que ocorre com a velocidade angular do seu corpo ao abrir os braços?

O momento de inércia é elevado, porque uma parte considerável da massa (os braços) está afastada do eixo de rotação. Ou seja, os halteres e as mãos mantidas longe do corpo aumentam o momento de inércia do sistema e isso reduz a velocidade de rotação.

2. O que ocorre com a velocidade angular do seu corpo ao fechar os braços?

Quando se recolhe os halteres, juntando-os ao peito e consequentemente fechando os braços verifica-se que a velocidade angular aumenta notavelmente e o momento de inércia diminui.

3. Justifique o fato de a velocidade angular ter sido modificada durante o movimento de abrir e fechar os braços.

 Quando os braços eram abertos a velocidade angular estava relativamente baixa, pois o momento de inércia era relativamente alto, quando os braços eram fechados consequentemente diminuía o momento de inércia fazendo com que a velocidade angular aumentasse, pois a distribuição da massa em relação ao eixo, em torno do qual ele gira afeta a rotação. Ou seja, quanto maior o peso nas extremidades do diâmetro maior será o momento de inércia e menor será a velocidade angular.

II. PLATAFORMA GIRATÓRIA E GIROSCÓPIO DE ARCO

4. Ao girar o eixo de rotação do giroscópio o que ocorre com a plataforma que estava em repouso?

Quando o giroscópio é inclinado para qualquer um dos lados a velocidade angular dele é transmitida para a plataforma giratória fazendo com que esta também comece a girar.

5. . Relate o ocorrido quando você gira o eixo de rotação do giroscópio. Justifique fisicamente.

Quando temos o giroscópio girando em seu eixo, este a 0° com o eixo da plataforma giratória não temos nenhum torque atuando sobre o eixo de rotação da plataforma, quando giramos o giroscópio alterando o seu ângulo em relação ao eixo da plataforma, temos um torque resultante atuando sobre o voluntário e sobre a plataforma giratória fazendo com que os dois ganhem uma velocidade angular.

III. GIROSCÓPIO DE ARCO

6. Descreva o movimento realizado pelo giroscópio. Como você justifica o fenômeno ocorrido?

Quando o giroscópio é colocado verticalmente em relação ao eixo do cordão e se ele estiver parado ele vai cair imediatamente, mas se ele estiver girando em torno do seu eixo de rotação ele ficará girando na posição vertical e também iniciará um movimento chamado de precessão em torno do eixo do cordão, conforme ele for perdendo a sua velocidade de rotação ele vai se inclinando até que pare de girar e volte a sua posição inicial.

O movimento de precessão é o fenômeno físico que consiste na mudança do eixo de rotação de um objeto e obedece à segunda lei de Newton. Uma lei análoga para corpos em rotação define a relação entre o torque e a variação do momento angular. Em que a variação do momento angular é igual ao produto do torque externo pelo tempo durante o qual ele atua.

HELICÓPTERO E EFEITO GIROSCÓPICO

O helicóptero é um aparelho capaz de levantar voo na vertical por possuir uma hélice na parte superior, que funciona como propulsor. Quando o motor é ligado, a hélice principal gira, impulsionando o ar para baixo. Pelo princípio da ação e reação, o ar aplica na hélice uma força de reação para cima; a diferença de pressão gerada por ela devido a passagem do ar mais velozmente sobre ela do que abaixo gera diferença de pressão e a união deste dois efeito é o que faz o helicóptero subir.

Qualquer variação da velocidade angular da hélice produz uma variação de seu momento angular, que é a grandeza física que relaciona a massa de um corpo ao redor de um eixo de rotação com a sua velocidade angular.
A rotação da hélice principal tende a girar todo o corpo do helicóptero devido ao torque das forças de propulsão. Para resolver esse problema, os helicópteros são equipados com uma hélice lateral, localizada na cauda do aparelho. Esta, ao girar, empurra o ar e, pelo princípio da ação e reação, o ar empurra a hélice no sentido contrário. Esse “empurrão” anula o giro do corpo do helicóptero, estabilizando o movimento do aparelho. Existem helicópteros dotados de duas hélices principais, não possuindo a hélice lateral. Nesse caso, a estabilidade do equipamento acontece porque as duas hélices giram em sentidos contrários uma da outra, evitando a rotação do corpo do aparelho.

Quando em rotação, o rotor principal do helicóptero atua como um giroscópio e, como tal, esta sujeito às leis naturais de efeito giroscópico. Dessas leis, a mais importante que afeta a operação do helicóptero é a precessão efeito giroscópica. Em consideração a este assunto, pense no rotor principal como um disco sólido ao invés de pás de rotor individuais.

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Quando uma força se aplica em um disco rotativo, o efeito desta força acontece 90º após o ponto de aplicação e na direção de rotação.

Através do uso deste princípio, o disco do rotor pode ser inclinado na direção necessária para o controle apropriado. Quando se olha o helicóptero de lado, um movimento cíclico à frente produz o ângulo de passo mínimo no ponto A, e o máximo no ponto C.