ROTAÇÃO E MOMENTO ANGULAR
OBJETIVOS
MOMENTO DE INÉRCIA
1. Medir experimentalmente o momento de inércia de um disco na horizontal e comparar com o
teórico.
2. Medir experimentalmente o momento de inércia do giroscópio.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Material utilizado
•
•
•
Micro-computador;
Interface e sensor de números de voltas;;
Paquímetro e balança
•
•
•
Suporte para o sensor;
Fio de nylon de massa desprezível;
Suporte para o anel com três regulagens
para polias.
Diagrama de montagem.
Interface
Procedimento
1) Realize a montagem acima. Enrole o fio de na polia de raio médio do suporte.;
2) Adicione uma massa de 100g ao suporte, enrole o fio na polia média, solte a massa e meça
sua aceleração; Realize três medidas e faça a média.
3) Determine o momento de inércia do disco na horizontal, conforme objetivo (1) e compare com
o valor teórico. (Dica: veja exemplo 9.6 do livro Tipler)
4) Repita estes procedimentos a fim de determinar os momentos de inércia do giroscópio,
colocando o mesmo sobre o disco e a arruela sobre o suporte de modo que o eixo do
giroscópio fique centrado e encaixado no centro do disco. Faça também 3 medidas.
OBSERVAÇÂO IMPORTANTE: Do ponto de onde o fio desenrola da polia deve estar alinhado
com o sensor de nº de voltas tanto na horizontal como na vertical.
PERGUNTA: Responda em seu relatório porque este alinhamento é importante.
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OBJETIVOS
GIROSCÓPIO
Determinar o movimento de um giroscópio quando variamos a posição do centro de massa em
relação ao ponto de sustentação.
MATERIAIS
Giroscópio, suportes, cronômetro, transferidor e sensor de rotação.
PROCEDIMENTOS
1. Observe que na barra de sustentação do giroscópio existe um risco. Ajuste a posição da
“roda” de modo que a parte superior de seu eixo de sustentação fique em uma posição alguns
centímetros acima deste risco.
CUIDADO PARA RODA NÃO CAIR!
RETIRE COLARES A FIM DE EVITAR ACIDENTES COM O GIROSCÓPIO EM ROTAÇÃO!
Gire a roda no sentido horário e descreva o observado. Anote o sentido da precessão.
Dê um pequeno toque na barra central do giroscópio e descreva o que ocorre.
2. O que muda se a roda é colocada alguns centímetros abaixo do risco e girada no sentido
horário?
3. O que muda se a roda é colocada sobre o risco e girada no sentido horário?
4. A análise do movimento do giroscópio mostra que a freqüência angular da precessão ωp está
relacionada com a freqüência angular de rotação da roda ω, com seu momento angular L = Iω
ω
(I = momento inércia) e com o torque τ externo devido a força peso P =Mg.
τ = h x P => τ = Mghsen(θ) onde h corresponde ao vetor posição do centro de massa da roda em
relação ao ponto de sustentação e θ o ângulo entre os vetores P e h.
ωp =
τ
L
=
Mghsen(θ ) Mghsen(θ )
=
L
Iω
Assim realize medidas, pelo menos seis, a fim de determinar o momento de inércia I do
giroscópio com o respectivo erro experimental. Varie o ângulo θ e mantenha a distância h fixa em
3,0cm, acima do risco.
Utilize o sensor de rotação para determinar a velocidade angular da roda. Faça a medida
rapidamente, a fim de evitar a perda de energia pelo atrito. Incline primeiro o eixo do giroscópio e
só então realize a medida.
TAREFAS
1. Para o item 01 do procedimento faça desenhos indicando o sentido de rotação do eixo da
roda, vetor ω, o vetor momento angular L, o torque externo e a direção do movimento de
precessão. Justifique o observado.
2. Justifique também o observado nos itens 02 e 03 do procedimento.
3. Discuta se a posição da roda em relação ao risco altera o valor do momento de inércia.
4. Compare os valores do momento de inércia determinados para o disco.
5. Compare os valores do momento de inércia determinados para o giroscópio.
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