PROJETO CIÊNCIA NA BAGAGEM
Roteiro para estudo de vídeo
Prof.:
Patrocínio:
Aluno:
FINEP
Curso:
Data: _____/_____/_____
Sala :
n°:
Turma:
Aluno:
n°:
Roteiro elaborado por Luiz André Mützenberg para o filme vt_cb_06.mpg - Projeto Ciência na Bagagem - http://gaia.liberato.com.br/ciencianabagagem
PÊNDULO TRUNCADO: VARIAÇÃO DA VELOCIDADE
Objetivo: compreender a variação da velocidade do pêndulo durante o movimento em espiral ao redor do obstáculo.
4. Calcule a velocidade do pêndulo quando ele está no
ponto mais baixo da trajetória, na 1ª, 2ª, ... nª volta.
95cm
67cm
Um efeito interessante é obtido quando se posiciona
um obstáculo, de modo que a oscilação de um pêndulo seja
interrompida. Neste caso, o pêndulo passa a descrever uma
espiral em torno do obstáculo. É este fenômeno que pode
ser observado no vídeo.
Durante uma volta completa do pêndulo, a força peso
ora contribui para acelerá-lo, ora para desacelerá-lo. A
velocidade do pêndulo está representada na Fig. 1. Este
gráfico foi gerado no Modellus, considerando um pêndulo
de 95 cm de comprimento, com o obstáculo colocado 67
cm abaixo do ponto de fixação do pêndulo. Foi considerado um eixo cujo diâmetro é de 12,0 mm.
Ponto mais alto do looping
Altura do eixo
Velocidade máxima
Fig. 2 – Gráfico da velocidade em função do tempo.
Fig. 1 – Gráfico da velocidade em função do tempo.
A velocidade máxima ocorre quando o fio encosta no
obstáculo. Esta velocidade pode ser calculada usando o
princípio da conservação da energia.
1. Calcule esta velocidade máxima, considerando que o
pêndulo de 50 g foi solto de uma altura de 95 cm (ver
Fig. 2) e que toda energia potencial foi convertida em
energia cinética.
2. Calcule a velocidade do pêndulo quando ele passa
pelo ponto mais alto do looping na 1ª, 2ª, ... nª volta.
3. Calcule a velocidade do pêndulo quando ele está
na altura do eixo na 1ª, 2ª, ... nª volta.
5. Considerando uma volta completa, você acha que o tempo
que o pêndulo permanece acima do eixo é igual ao tempo que
ele permanece abaixo do eixo? Explique.
6. O valor da velocidade quando o pêndulo está na altura do
eixo é igual à velocidade média do pêndulo? Explique.
7. A velocidade no final da primeira volta é menor, maior ou
igual à velocidade que o pêndulo tinha no momento em que o
fio tocou no obstáculo? Explique.
8. Na segunda vez que o pêndulo passa exatamente acima do
eixo, sua velocidade é menor que, maior que ou igual à velocidade que ele tinha no momento em que passou pela primeira
vez exatamente acima do eixo? Explique.
Para avaliar a variação da velocidade durante as primeiras
duas voltas do pêndulo acompanhe a seqüência de fotos apresentada na Fig. 3
Fig. 3 – Seqüência de fotos, tiradas com intervalo de 0,04 s, que ilustra o movimento do pêndulo durante duas voltas.
Conclusão: ___________________________________________________________________________________________