PROJETO CIÊNCIA NA BAGAGEM
Roteiro para estudo de vídeo
Prof.:
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FINEP
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Data: _____/_____/_____
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Roteiro elaborado por Luiz André Mützenberg para o filme vt_cb_18.mpg - Projeto Ciência na Bagagem - http://gaia.liberato.com.br/ciencianabagagem
AFASTANDO-SE DO EIXO DE ROTAÇÃO
Objetivo: compreender por que um objeto que gira em torno de um eixo tende a se afastar do mesmo.
Este vídeo mostra um efeito interessante que pode ser
observado quando dois objetos suspensos por cordas aumentam sua velocidade angular. A Fig. 1 mostra estes objetos em
repouso.
As componentes da força F podem ser calculadas com
auxílio das equações,
Eq. 1
Tx  T .sin 
Ty  T . cos 
Eq. 2
Como o peso do gancho é conhecido e anulado por Ty,
estas equações permitam calcular a força T e depois Tx.
3. Calcule o módulo da força de T suportada pela corda e
anote os resultados na Tab. 1.
4. Calcule os valores de Fx e anote os valores na Tab. 1.
Como a componente Fy e a força P se anulam podemos
concluir que Tx é a força resultante que atua no gancho, portanto Tx é a força centrípeta que mantém os ganchos em movimento circular.
Fig. 1. Ganchos utilizados na experiência antes de iniciar o movimento de rotação.
Quando os ganchos iniciam o movimento de rotação estes, por inércia tendem a descrever um movimento retilíneo,
mas a força centrípeta, resultante da força peso e da força de
tração da corda induz os ganchos a descrever um movimento
circular. A representação das forças F e P sobre a Fig. 2
permite concluir que a componente Fy deve anular a força
peso. Os ganhos usados na experiência possuem massa
m = 100 g cada um e comprimento l = 14,0 cm.
1. Qual é o valor do peso de cada gancho?
Ty


T
Tx
P
Fig. 2. Ganchos utilizados na experiência e que se afastam do eixo
de rotação à medida que a velocidade angular aumenta.
2. Meça o ângulo que os ganhos formam com a vertical. Para
isto você deve dar uma pausa no vídeo e fazer as medidas
Tab. 1 - Medidas para avaliar a variação do momento de inércia.
N° (___) T(___) Tx(___) (___) R(___) FC(___)
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
O vídeo é exibido a uma taxa de 25 quadros por segundo. Passando o vídeo quadro a quadro pode contar o número
de quadros necessários para exibir uma volta completa dos
ganchos.
5. Como as informações citadas no parágrafo anterior permitem calcular o período T? Explique.
Depois de determinar o período de rotação pode calcular a velocidade angular .
2.
Eq. 3

T
O centro de massa está afastado 5,0 cm da extremidade
inferior do gancho. Localize os dois centros de massa. O raio
R é a metade da distância entre os centros de massa. Depois
de medir R pode calcular a força centrípeta que atua nos
ganchos usando a equação:
Eq. 4
FC  m. 2 .R
6. Explique a origem da Eq. 4.
7. Verifique se a força centrípeta FC realmente é igual a componente horizontal da força que atua na corda Tx.
8. A que fatores você pode atribuir eventuais diferenças entre
FC e Tx. Explique.
9. Você acha que é possível girar os ganchos tão rapidamente
que eles fiquem na horizontal? Justifique a resposta.
Conclusão: ___________________________________________________________________________________________