Relatório de Fisica Movimento Rotacional

Nome: Vitor Manuel da Silva Duarte, Arthur Atílio Moraes Santarelli e Guilherme Machado Camargo

Nº de matrícula: 2019002513, 2019005391 e 2019010838

Turma: 08 (5T12)  

                      Movimento Rotacional

Professor: Hektor Sthenos Alves Monteiro

Experimento realizado no dia 07/11/2019

Resumo: O experimento teve como objetivo o entendimento e a visualização do movimento rotacional de uma estrutura e a partir disso poder gerar gráficos para análises. Além da compreensão das funções tempo, velocidade e aceleração e a relação existente entre elas. Foi possível, também, no experimento, adquirir mais conhecimento sobre as medidas primárias: massa, comprimento e período; e as medidas secundárias: velocidade angular, aceleração angular, momento de inércia e energia rotacional, através da medição delas.

Introdução:  Movimento rotacional é o nome dado ao movimento que um copo faz em torno de seu próprio eixo, a força que o faz acontece recebe o nome de torque (), a tendência de uma força a alterar o movimento rotacional de um corpo. O torque é calculado de acordo com a equação , onde F = força e  = a distância a partir do eixo.[pic 1][pic 2][pic 3]

Com o corpo em movimento, ele possui aceleração e velocidade angular, que podem ser calculadas a partir do ângulo entre dois pontos distintos do corpo, de acordo com as equações  onde  e  são os ângulos e “t2” e “t1” são os tempos e , respectivamente.[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

A equação , onde “” e “” são as velocidades angulares e “t2” e “t1” são os tempos.[pic 8][pic 9][pic 10]

Uma outra grandeza importante com relação ao movimento do corpo é o momento de inércia (“I”). Ela expressa a energia cinética do corpo de acordo com a velocidade angular e segue a equação [pic 11]

Seguindo as grandezas físicas apresentadas e observando os dados experimentais foi possível realizar este relatório.

Procedimento experimental:

i)         Materiais:  

- Disco metálico, com eixo cilíndrico segmentado e estrutura de apoio;

- Fio, roldana e porta-massas, com estrutura de apoio;

- Massa de prova (10g);

- Sensor de passagem por corte de luz, com estrutura de apoio;

- Interface Lab100 EQ010F (Cidepe);

- Computador com programas “Cidepe LabV1” e “SciDAVis” in

stalados;

- Trena, Paquímetro e Micrômetro;

- Balança Digital.

ii)        Métodos: Ao iniciar o experimento, o disco com o parafuso de eixo e o porta-massas com o lastro foram pesados. Então, com o auxílio da trena o diâmetro do disco foi medido, com o paquímetro os diâmetros interno, externo e a altura do cilindro inserido no disco, e por fim com o micrômetro a espessura do disco e do eixo onde o fio se enrola. Além disso, o fio foi desenrolado por completo e posteriormente enrolado novamente, fazendo com que a base do porta-massas se distanciasse cerca de 20cm da roldana. Então após a realização de todas as medidas, o eixo foi colocado no disco e este foi inserido na estrutura de apoio. O computador do laboratório e a interface LAB200 da Cidepe foram ligados, após a configuração do software “Cidepe LabV4” o disco foi solto realizando 50 voltas. Conforme o disco rodava, um disco de papel preso a ele passava em frente a um sensor fotoelétrico, que contabilizava o número de voltas e enviava ao programa no computador. Após isso, com os valores obtidos, foram plotados gráficos com o auxílio do software SciDAVis para que o movimento fosse melhor analisado.

Resultados: 

Coletou-se em laboratório os seguintes dados:

• Massa do disco:

1. ● Massa do disco com o parafuso de aperto do eixo mantido:

MD = (162,8 +/- 0,05)g

• Massa do porta-massas junto com a massa de prova (10g):

1. ● Massa do porta-massas junto com a massa de prova (10g):

m = (20,20 +/- 0,05)g

• Diâmetro interno do cilindro:

1. ● Diâmetro interno do cilindro:

di = (5,80 +/- 0,01)mm

• Diâmetro externo do cilindro:

1. ● Diâmetro externo do cilindro:

de = (15,10 +/- 0,01)mm

• Expessura do disco:

1. ● Espessura do disco:

ed= (1,68 +/- 0,01)mm

• Espessura do eixo, onde o fio é enrolado:

1. ● Espessura do eixo, onde o fio é enrolado:

ee = (5,97 +/- 0,01)mm

• Diâmetro do disco, medido com a trena:

1. ● Diâmetro do disco, medido com a trena:

D = (206 ,0+/- 2,0)mm

• Altura da base do porta-massas em relação ao chão:

1. ● Altura da base do porta-massas em relação ao chão:

h = (790 +/- 3)mm

• Altura do cilindro:

a = (13,60 +/- 0,02)mm

Gráfico 1 – Velocidade Angular média  x  Tempo médio

Ajuste da reta A (1)

[pic 12]

Gráfico 2 – Velocidade Angular média  x  Tempo médio

Ajuste da reta B (2)

[pic 13]

Como é possível observar nos gráficos, foram necessários dois ajustes distintos, o primeiro representando o momento de descida do porta massas e consequente aceleração do disco e o segundo, o momento de subida do porta massas após o mesmo tocar o chão, causando uma desaceleração. Os coeficientes de ajuste do gráfico foram os seguintes: