Estudo do Movimento de Rotação

UFFS – Universidade Federal da Fronteira Sul – Campus Realeza[pic 1]

Licenciatura em Física

Laboratório de Mecânica II

Prof. Dr. Eduardo de Almeida

Caroline Tillwitz

Dayane Sauer

Marcos V. Dalcortivo

EXPERIMENTO 01

ESTUDO DO MOVIMENTO DE ROTAÇÃO

Realeza

2014

Introdução

Quando observa-se os movimentos humanos ou mesmo de objetos que estejam sendo movidos  por uma pessoa, fica evidente a existência de dois tipos diferenciados de movimentos ali presentes. Em primeiro lugar seu movimento linear ou conhecido como movimento de translação, no entanto, o segundo tipo de movimento é o angular, que ocorre ao redor de algum ponto em que diferentes regiões do mesmo segmento corporal ou objeto não se movem pela mesma distância. Este segundo tipo de movimento que iremos tratar no presente relatório.

Para que ocorra um melhor entendimento faremos um breve resumo histórico, acerca do movimento de rotação. Por volta dos anos 650 a 250 a.C. surgem os primeiros físicos que eram justamente os filósofos gregos que tinham como objetivo estudar os fenômenos da natureza. Ptolomeu desenvolveu um modelo de sistema solar onde a Terra era o centro e os outros corpos celestes descreviam um movimento circular uniforme ao seu redor.

Temos também Descartes, que contribui de forma significativa para o movimento de rotação, visto que graças a ele ocorreu a formulação cartesiana da lei da inércia e o seu tratamento com o movimento circular forneceu-nos uma visão mais abrangente do desenvolvimento desses conceitos. Foram os mais diversos nomes que ajudaram a contribuir no desenvolvimento da Física, alguns deles são Giordano Bruno, Copérnico, Tycho Brahe, Kepler, Galileu sendo que o último destaca-se pelo desenvolvimento do teorema da velocidade média e a formulação do princípio da inércia que será de grande valia no tratamento do estudo do movimento de rotação. Por fim, a modo de deixar clara a importância dos físicos no desenvolvimento dos estudos do movimento circular vale lembrar I. Bernard Cohen. “constitui o mais fundamental dos ingredientes para a compreensão do sistema de mundo de Newton”.

Para o desenvolvimento correto do experimento utilizou-se de algumas equações para a obtenção dos resultados, fazendo uma analogia a velocidade linear, pode-se definir a velocidade média angular, como a razão entre o deslocamento angular pelo intervalo de tempo do movimento:

                              (1)[pic 2]

Seguindo a mesma analogia, define-se a velocidade angular como:

                              (2)[pic 3]

Com o objetivo de calcular a incerteza do experimento utiliza-se as equações abaixo:

                        (3)[pic 4]

             (4)[pic 5]

                          (5)[pic 6]

Para o movimento de rotação uniformemente acelerado pode-se escrever como:

     (6)[pic 7]

Utilizando de uma analogia a segunda lei de Newton para o movimento de translação, temos a segunda lei de Newton para o movimento de rotação dada por:

                              (7)[pic 8]

Para a obtenção do torque que será utilizado na equação supracitada, utiliza-se a relação abaixo:

                            (8)[pic 9]

Conclui-se, a existência de uma imensidão de maquinas vinculada aos conceitos do movimento de rotação desde as engrenagens de um relógio de ponteiros até satélites artificiais. Ficando evidente desta forma a importância do estudo e do entendimento desses conceitos.

Objetivos:

• Estudar o movimento de rotação;
• Coletar os dados referentes ao movimento de rotação através do experimento realizado;
• Fazer e interpretar os gráficos e cálculos obtidos;
• Comparar o movimento de rotação nos casos estudados e identificar qual melhor explica os resultados experimentais;

Materiais e Métodos, Análise e Resultados        

Neste relatório foi estudado o Movimento de Rotação, sendo realizada uma prática diferente por aula, resultando assim em quatro procedimentos que serão detalhados a seguir:

Os equipamentos usados nas práticas de 1 a 4 podem ser observados na figura abaixo:

[pic 10] 

Figura 01: equipamento rotativo.

Fonte: autoria própria.

Usamos na prática 01 – Movimento de Rotação Uniforme:

- kit sistema rotativo de apoio pneumático (consistido com um gerador de fluxo de ar; suporte e barra       transversal para disco rotativo e nivelador);

- massas suplementares;

- massas aceleradoras (gancho) de 1,0 e 2,0 gramas;

- cronômetro;

- régua;

Roteiro:

Consistia em escolher uma das massas aceleradoras e duas massas suplementares de pesos iguais para fixa-las nas extremidades da barra transversal, de modo que ficassem equidistantes do eixo central de rotação. Soltamos a trava liberando o movimento, marcamos o grau que atingia a cada 2 segundos de intervalo de tempo sob o comando de um cronômetro. Este procedimento foi repetido em 4 séries com 10 tomadas cada, onde para cada série a massa suplementar mudava a posição na barra transversal.

Segue a tabela abaixo com os valores obtidos em laboratório:

Tomada	t(s)	P1 [pic 11][pic 12]	P2 [pic 13][pic 14]	P3 [pic 15][pic 16]	P4 [pic 17][pic 18]
1	02	4	5	3	2
2	04	12	12	10	10
3	06	24	26	23	23
4	08	40	43	42	44
5	10	60	64	64	70
6	12	82	93	92	104
7	14	119	131	127	150
8	16	145	165	168	200
9	18	180	213	217	252
10	20	214	257	273	307

Tabela 01: valores dos ângulos a cada dois segundos em 4 repetições.

Com auxílio da régua foi medida a distância das extremidades da barra transversal que sustentavam as massas suplementares, até o centro, e as distâncias do raio foram definidas assim: