RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA FÍSICA EXPERIMENTAL I FORÇA CENTRÍPETA EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE ANGULAR

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA FÍSICA EXPERIMENTAL I

FORÇA CENTRÍPETA EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE ANGULAR

INTRODUÇÃO

A 1ª lei de Newton estabelece que um corpo, uma vez em movimento, só altera as características desse movimento se sobre ele agir uma força externa. A 2ª lei, por sua vez, estabelece que a variação da velocidade em grandeza e/ou direção (aceleração) é proporcional e tem a mesma direção da força aplicada, sendo a massa do corpo a constante de proporcionalidade: F mar r. Se o corpo evolui com movimento circular uniforme, a direção da trajetória muda constantemente, o que implica a existência de uma força externa responsável por essa alteração. Mostra-se que a força responsável pelo movimento circular uniforme está dirigida para o centro da circunferência (perpendicular à trajetória, portanto) e é conhecida por força centrípeta.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Vamos quantificar esta força. Consideremos um objeto de massa M descrevendo, com uma velocidade linear v, uma trajetória circular de raio r. O objeto encontra-se, portanto, animado de um movimento cuja aceleração, dirigindo-se para o centro da trajetória circular, tem grandeza.

v²⁄r

Deste modo, a intensidade da força centrípeta exercida sobre o objeto é dada por:

F = M v²/r (1)

Se o corpo dá uma volta completa em T segundos (período do movimento)

Se o corpo dá uma volta completa em T segundos (período do movimento), as velocidades angular e linear são dadas, respectivamente, por:

ω =2π/Т e v = ω.r . Então:

F = 4 π² Mr/Т²Mr . (2)

Utilizando um dispositivo de rotação e o procedimento adequado, é possível verificar a relação (2) para objetos de massas diferentes, variando o raio das suas trajetórias e o período dos seus movimentos.

OBJETIVOS

Determinar o período e a frequência de um móvel em MCU, utilizando o equipamento AZEHEB.

Reconhecer a dependência direta entre a força centrípeta e o quadrado da velocidade.

Reconhecer a dependência direta entre a força centrípeta e o quadrado da frequência.

MATERIAIS

Cronometro;

Equipamento AZEHEB, para dinâmica das rotações.

MÉTODOS

Primeiramente foi ajustado o aparelho de rotações para o primeiro dos 5 diâmetros que serão utilizados, em seguida mede-se o tempo de 10 rotações, repete-se o procedimento para os outros diâmetros. Os valores estão no gráfico em anexo.

RESULTADOS

Considerando uma tolerância em erro de até 5%, podemos afirmar que a força centrípeta medida é igual à força centrípeta calculada.

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÃO

A partir do experimento