Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. Introdução: Ao usarmos uma chave de roda para retirar o parafuso para trocar o pneu de um automóvel, a roda inteira pode começar a girar, a menos que você descubra um meio de mantê-la firme. O que ocorre com a força que você realiza sobre a chave de roda que ocasiona a rotação da roda? De modo geral, o que produz a aceleração angular em um corpo que gira? Uma força pode puxar, empurrar mas para produzir um movimento de rotação é necessária uma ação giratória ou de rotação. Analisaremos uma nova grandeza física, o torque, que descreve a ação giratória da força. Desenvolveremos um novo princípio de conservação, a lei da conservação do momento angular, que é extremamente útil para entender o movimento de rotação do corpo rígido e de corpos não rígidos. Uma aplicação interessante é o movimento de um giroscópio, que se comporta de acordo com a dinâmica do movimento de rotação. 1 Torque Definimos como torque, ou momento da força F em relação a um ponto O como sendo o produto da distância l perpendicular entre o ponto O e a linha de ação da força e o módulo da força F l Em notação vetorial: r F Unidade: N.m F : F . Assim: Exemplo 1 – Um bombeiro hidráulico, incapaz de afrouxar a conexão de um tubo, encaixa um pedaço de sucata (―uma alavanca‖) sobre a haste da chave de grifa. A seguir ele usa seu peso de 900 N para ficar em pé na extremidade da alavanca. A distância entre o centro da conexão e o ponto onde o peso atua é igual a 0.80 m, e o eixo da alavanca faz um ângulo de 19° com a horizontal. Calcule o módulo, a direção e o sentido do torque que ele aplica em torno do centro de conexão. Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. Solução: O ângulo entre r e F é igual a 190°. Assim, o braço l da alavanca é: l 0.8 sen109 l 0.76m F l 900 0.76 680N m Torque e aceleração angular de um corpo rígido. 2 A relação fundamental para a dinâmica da rotação de um corpo rígido pode ser feita se imaginarmos que o corpo constituí de um número grande de partículas. Escolhemos para o eixo de rotação o eixo Oy; a primeira partícula de massa m1 está a uma distância r1 do eixo. Assim, a segunda lei de Newton para o movimento tangencial é: Exemplo 2 – Desenrolando um cabo. A figura mostra a mesma situação mostrada no exemplo do capítulo anterior. F1,tan m1 a1,tan F1,tan r1 m1 r12 Somando sobre todas as partículas: m r 2 i i i Segunda lei de Newton para o movimento de rotação: I Um cabo é enrolado diversas vezes em torno de um cilindro sólido uniforme que pode girar em torno de seu eixo. O cilindro possui diâmetro igual a 0.120 m e massa de 50 kg. O cabo é puxado com uma força de 9.0 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. N. Supondo que o cabo seja desenrolado sem se dilatar e sem deslizar, qual sua aceleração? Solução: F l 9 0.060 0.54N m 1 I M R2 2 1 I 50 0.062 2 I 0.09 kg m2 I 0.054 rad 6.0 2 0.090 s Exemplo 3 – Desenrolando um cabo II. Suponha a mesma situação mostrada no exemplo anterior. Ache a aceleração do objeto de massa m e a aceleração angular do cilindro. a atan R 1 m g M a m a 2 g a M 1 2m 1 T M a 2 1 g T M M 2 1 2m M g M 2m g T T 2 2m M 2 2m M 2m m M T g 2m M Exemplo 4 – Um cavaleiro de massa m1 desliza sem atrito ao longo de um trilho de ar horizontal. Ele está ligado a um objeto de massa m2 por meio de um fio de massa desprezível. A polia é uma casca cilíndrica (ligada ao centro por raios de massa desprezível) com massa M e raio R, e o fio faz o cilindro sem deslizar nem dilatar. Ache a aceleração angular da polia e a tensão em cada parte do fio. Solução: As equações de movimento para o cavaleiro e o objeto são: Solução: F y F m g T m a O peso Mg e a força normal N não possuem torque em relação ao eixo de rotação. Assim: I R T I R T 1 M R2 2 a R T 1 M a 2 F y x T1 m1 a1 m2 g T2 m2 a2 Momento de inércia da polia em torno do eixo: I M R2 Considerando positivo o sentido da rotação dos ponteiros do relógio, a equação do movimento da polia é: I T R T R M R 2 1 2 Como o fio não dilata nem desliza, temos as relações cinemáticas adicionais: 3 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. a1 a2 R Juntando as equações, teremos: T1 m1 a1 m2 g T2 m2 a2 T T M a 1 2 1 Somando eliminando-se T1 e T2: a1 as três equações e m2 g m1 m2 M 4 Substituindo na relação acima: m1 m2 g m1 m2 M m M m2 g T2 1 m1 m2 M T1 Movimento combinado de rotação translação: Relações envolvendo energia. e Todo movimento de um corpo rígido pode ser sempre dividido em um movimento de translação do centro de massa e outro de rotação em torno do centro de massa. A energia cinética do corpo possui duas parcelas: uma devida à translação do centro de massa e outra devida à rotação: 1 1 2 K M vcm Icm 2 2 2 Condição para rolamento sem deslizamento: vCM R Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. Exemplo 5 – Enrolamento de uma casca cilíndrica. Uma casca cilíndrica oca de raio R e massa M rola sem deslizar com uma velocidade vCM ao longo de uma superfície plana. Qual a sua energia cinética? Solução: Exemplo 7 – Competição entre corpos girando. Em uma demosntração durante a aula de física, o professor faz uma ―competição‖ de vários corpos rígidos redondos, deixando-os rolar do alto de um plano inclinado. Qual a forma do corpo que alcança primeiro a parte inferior? 1 1 2 K M vcm Icm 2 2 2 2 1 1 vCM 2 2 K M vcm M R 2 2 R 2 K M vcm Exemplo 6 – Velocidade de um ioiô. Um ioiô é feito enrolando-se um fio diversas vezes em torno de um cilindro de massa M e raio R. Mantém-se presa a extremidade enquanto o cilindro é liberado sem velocidade inicial. O fio se desenrola, mas não desliza nem se dilata à medida que o cilindro cai e gira. Use considerações de energia para achar a velocidade do centro de massa vCM do cilindro sólido depois que ele caiu a uma distância h. 5 Solução: K1 0 U1 M g h U2 0 1 1 2 K2 M vcm Icm 2 2 2 K1 U1 K2 U2 1 1 2 0 M g h M vcm Icm 2 0 2 2 Chamando de: I cm c M R 2 2 Solução: 1 1 2 K M vcm Icm 2 2 2 v 1 CM I M R2 R 2 2 1 1 1 2 2 vCM K2 M vcm M R 2 2 2 R 3 2 K2 M vcm 4 Aplicando a conservação da energia: K1 U1 K2 U2 3 2 0 M g h M vcm 0 4 vcm 4 g h 3 1 1 v 2 M g h M vcm c M R2 cm 2 2 R 1 1 2 2 M g h M vcm M vcm c 2 2 1 2 gh 2 M g h M vcm 1 c vcm 2 1 c Todos os cilindros sólidos possuem a mesma velocidade no ponto inferior do plano, mesmo quando possuem massas e raios diferentes, pois eles possuem o mesmo valor da constante c. Todas as esferas sólidas possuem a mesma velocidade na base do plano. Quando menor o valor de c maior a velocidade do corpo quando ele chega na parte inferior do plano. Observando a tabela de momento de inércia, vemos que a ordem de chegada do plano é: Qualquer esfera maciça, qualquer cilindro maciço, qualquer esfera oca com parede fina ou casca esférica e, finalmente, qualquer casca cilíndrica. Exemplo 8 – Aceleração de um ioiô. Ache a aceleração de cima para baixo do ioiô e a tensão no fio. Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. 2 T M g 3 Exemplo 9 – Aceleração de uma esfera rolando. Uma esfera de bliche sólida rola sem deslizar para baixo de uma rampa ao longo de uma guia. O ângulo de inclinação da rampa em relação à horizontal é . Qual é a aceleração da bola? Considere a bola uma esfera homogênea sólida, desprezando seus orifícios. 6 Solução: A equação para o movimento de translação do centro de massa é: F y M g T M acm O momento de inércia em relação a um eixo que passa pelo centro de massa: 1 I M R2 2 Somente a força de tensão possui torque em relação a um eixo que passa pelo centro de massa é: 1 T R Icm T R 2 M R2 Como o fio se desenrola sem se deslizar: vCM R aCM R T aCM R 1 M R 2 acm 1 T M acm 2 M g T M acm 1 M g M acm M acm 2 1 M g M acm M acm 2 3 2 M g M acm acm g 2 3 1 T M acm 2 1 2 T M g 2 3 Solução: A figura mostra o diagrama de corpo livre, mostrando o sentido positivo das coordenadas. Usando o momento de inércia da esfera sólida: 2 I M R2 5 Equações de translação e rotação do centro de massa e chamando de f a força de atrito: F x M g sen f M acm f R I Como: 2 f R M R2 5 a R CM R cm aCM Substituindo, teremos: 2 M acm 5 M g sen f M acm 2 M g sen M acm M acm 5 2 M g sen M acm M acm 5 7 5 M g sen M acm acm g sen 5 7 2 2 5 f M acm f M g sen 5 5 7 2 f M g sen 7 f Coeficiente de atrito: Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. 2 M g sen f 7 N M g cos 2 tg 7 Exemplo 10 – Um anúncio fazendo propaganda da potência desenvolvida pelo motor de um automóvel afirma que o motor desenvolve 1.49.10 5W para uma rotação de 6000 rpm. Qual é o torque desenvolvido pelo motor? Solução: dW Ftan ds ds R d dW Ftan R d dW d 6000 f 6000rpm Hz 60 f 100Hz Trabalho e potência no movimento de rotação Podemos escrever: 2 W d 1 Podemos desenvolver: dW d dW I d dW I d d dt dW I d d d dt dW I 2 W I d 1 1 1 I 22 I 12 2 2 dW d dt dt P Wtot P P rad 2 f 2 100 200 s 5 1.49 10 200 237N m Exemplo 11 - Um motor elétrico desenvolve um torque constante de = 10 N.m sobre o esmeril montado no seu eixo motor. O momento de inércia é I = 2.0 kg.m². Sabendo que o sistema começa a se mover a partir do repouso, calcule o trabalho realizado pelo motor em 8.0 s e a energia cinética no instante final. Qual a potência média desenvolvida pelo motor? Solução: I I 10 rad 2 2 s t rad 5 8 40 s 1 1 K I 2 K 2 402 K 1600J 2 2 1 1 t 2 5 82 160rad 2 2 W W 10160 W 1600J W 1600 P P P 200W t 8 A potência instantânea P = não é constante, porque cresce continuamente. Porém podemos calcular o trabalho total por: t2 t2 t1 t1 W P dt W dt 7 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. t2 8 W t dt 10 5 tdt t1 0 W 50 2 t 8 t 2 W 1600 J t 0 Momento angular Uma grandeza análoga ao momento linear p de uma partícula é o momento angular, que representamos por L . Definimos como: 8 Lrp Para um corpo rígido de i partículas, o momento angular de cada uma será: Li mi vi ri Li mi ri i ri Li mi ri 2 i L Li L mi ri2 i L I L m v r sen L m v l Pode-se mostrar que a taxa de variação do momento angular é igual ao torque da força resultante: dL dr dp pr dt dt dt dL dr mdv mv r dt dt dt dL v mv r ma dt 0 dL r F dt dL dt Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. 9 Exemplo 12 – A hélice da turbina de um motor a jato possui momento de inércia 2.5 kg.m² em torno do eixo de rotação. Quando a turbina começa a girar, sua velocidade angular em função do tempo é dada por 400 t 2 rad s 3 (a) Calcule o momento angular da hélice em função do tempo e ache seu valor em t = 3.0 s. (b) Determine o torque resultante que atua sobre a hélice em função do tempo e calcule seu valor para t = 3.0 s. Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. Solução: 2 (a) L I L 2.5 400 t L 1000 t 2 kg m2 L t 3 1000 32 L 9000 s dL (b) 1000 2t dt 2000 t t 3 2000 3 6000N m Conservação do momento angular Princípio da conservação do momento angular: Esse princípio vale em todas escalas, desde o sistema atômico como o planetário e decorre da equação: dL dt dL 0 Quando i 0 dt i Podemos escrever também: I1 1 I 2 2 Exemplo 13 – Qualquer um pode ser bailarino. Um professor de física acrobata está de pé sobre o centro de uma mesa girante, mantendo seus braços estendidos horizontalmente com um haltere de 5.0 kg em cada mão. Ele está girando em torno de um eixo vertical completando uma volta a cada 2.0 s. Calcule a nova velocidade angular do professor quando ele aproxima os dois halteres do seu estômago e discuta como isso modifica a sua energia cinética. Seu momento de inércia (sem os halteres) é igual a 3.0 kg.m² quando seus braços estão distendidos para fora, diminuindo para 2.2 kg.m² quando suas mãos estão próximas do seu estômago. Os halteres estão inicialmente a uma distância de 1.0 m do eixo e a distância final é igual a 0.20 m. Considere o halteres como partículas. Solução I I prof I halteres I1 3 2 5 12 I1 13kg m2 I 2 2.2 2 5 0.22 I 2 2.6kg m2 f 1 1 rad f Hz 2 f T 2 s I1 1 I 2 2 I1 13 rad 1 2 2 5 I2 2.6 s I 13 f2 1 f1 f2 0.5 f2 2.5Hz I2 2.6 1 1 K1 I1 12 K1 13 2 K1 64J 2 2 1 1 2 K2 I2 22 K2 2.6 5 K1 320J 2 2 2 Exemplo 14 – A figura mostra 2 discos, um deles é o volante de um motor e o outro é um disco ligado a um eixo de transmissão. Seus momentos de inércia são IA e IB, respectivamente; inicialmente eles estão girando com a mesma velocidade angular A e B, respectivamente. A seguir empurramos os dois discos um contra o outro aplicando forças que atuam ao longo do eixo, de modo que sobre nenhum dos dois discos surge torque em relação ao eixo. Os discos permanecem unidos um contra o outro e atingem uma velocidade angular final . Deduza uma expressão para . 10 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. Solução: O único torque que atua sobre cada disco é o torque que cada disco exerce sobre o outro disco; não existe nenhum torque externo. Logo o momento angular total do sistema dos dois discos é o mesmo antes e depois de eles serem unidos. No equilíbrio final eles giram juntos como se constituíssem um único corpo com momento de inércia: I IA IB A conservação do momento angular fornece: I A A IB B I I I A A B B I I A A I B B I A IB completamente inelástica. Não deveríamos esperar conservação da energia cinética, embora a força externa resultante e o torque resultante sejam nulos, porque existem forças internas não conservativas (forças de atrito) que atuam enquanti os dois discos começam a girar unidos e tendem a girar com uma velocidade angular comum. Exemplo 16 – Momento angular em uma ação policial. Uma porta de largura 1 m e massa de 15 kg é articulada com dobradiças em um dos lados de modo que possa girar sem atrito em torno de um eixo vertical. Ela inicialmente não está aberta. Um policial dá um tiro com uma bala de 10 g e velocidade de 400 m/s exatamente no canto da porta. Calcule a velocidade angular da porta imediatamente depois que a bala penetra na porta. A energia cinética se conserva? Exemplo 15 – No exemplo anterior, suponha que o volante A tenha massa de 2.0 kg, um raio de 0.20 m e uma velocidade angular inicial de 200 rad/s. Calcule a velocidade angular comum final depois que os discos ficam em contato. A energia cinética se conserva nesse processo? Solução: 1 1 I A mA rA2 I A 2 0.22 I A 0.040kg m2 2 2 1 1 2 I B mB rB I B 4 0.12 I B 0.020kg m2 2 2 I A A I B B I A IB 0.04 50 0.02 200 0.04 0.02 rad 100 s 1 1 K1 I A A2 I B B2 2 2 1 1 K1 0.04 502 0.02 2002 2 2 K1 450J 1 K2 I A I B 2 2 1 K2 0.04 0.02 1002 2 K2 300J Um terço da energia foi perdida na ―colisão angular‖, o análogo rotacional de uma colisão linear Solução: Considere um sistema formado pela porta juntamente com a bala em seu interior. Não existe nenhum torque externo em torno do eixo definido pelas dobradiças, de modo que o momento angular em torno desse eixo deve se conservar. O momento angular da bala é: L m v l L 0.01 400 0.5 L 2kg m 2 s O momento angular final é: L I I I porta I bala I mp d 2 mbala l 2 3 15 12 I 0.010 0.52 3 I 5.0025kg m2 m v L L I I 2 rad 0.40 5.0025 s 11 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. A colisão entre a porta e a bala é inelástica porque forças não conservativas atuam durante o impacto da bala. Logo, não esperamos que haja conservação da energia cinética. Para conferirmos, calculamos a energia cinética inicial e final: 1 1 K1 m v2 K1 0.010 4002 2 2 K1 800 J 1 K2 I 2 2 1 K2 5.0025 0.42 2 K2 0.40J A energia cinética final é apenas 1/2000 da energia cinética inicial. Giroscópios e precessão Se o eixo do volante for inicialmente colocado horizontalmente e depois largado, sua extremidade livre começará a cair sob a ação da gravidade, se o volante inicialmente não estava girando. Porém, quando o volante está inicialmente girando, o que ocorre é basicamente diferente. Um movimento possível é o movimento circular uniforme do eixo em um plano horizontal combinado com o movimento de rotação do volante em torno desse eixo. Esse movimento surpreendente, que não é intuitivo, denomina-se precessão. A precessão ocorre na natureza, assim como nas máquinas que giram, como no caso do giroscópio. A Terra sofre precessão: seu eixo de rotação ( o eixo que liga o pólo norte ao pólo sul) muda constantemente de direção, e a direção desse eixo só retorna exatamente à posição inicial depois de um ciclo completo de precessão que dura 26000 anos. Para estudar o estranho fenômeno da precessão, devemos nos lembrar que o torque, o momento angular e o linear são grandezas vetoriais. Em particular, precisamos da relação geral entre o torque resultante que atua sobre um corpo e a taxa de variação de momento angular L , dada por dL dt . Vamos inicialmente aplicar essa equação ao caso em que o volante não está girando. Tomamos a origem sobre o ponto O do pivô e supomos que o volante seja simétrico, com massa M e momento de inércia I em torno do eixo do volante. O eixo do volante está inicialmente na direção ao longo do eixo Ox. As únicas forças que atuam sobre o giroscópio são a força normal que atua sobre o pivô N e o peso w do volante que atua no centro de massa, situado a uma distância r do pivô. A força normal possui torque nulo em relação ao pivô e o peso possui torque na direção do eixo Oy , como indicado na figura a seguir. Inicialmente não existe rotação e o momento angular inicial Li 0 .Pela equação: dL dt A variação dL do momento angular em um intervalo de tempo curto dt é: dL dt 12 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. Essa variação está na direção Oy porque também está. À medida que decorre cada intervalo de tempo dt, o momento angular varia em incrementos adicionais dL na direção Oy porque a direção do torque é constante. O aumento crescente do momento angular horizontal significa que o giroscópio gira para baixo com velocidade crescente em torno do eixo Oy até que ele atinja o suporte ou então que caia na mesa onde ele se apoia. Vamos agora analisar o que ocorre quando o volante está inicialmente girando, de modo que o momento angular inicial Li não é igual a. Uma vez que o volante gira em torno do eixo de simetria Li está ao longo desse eixo. Porém, cada variação de momento angular dL é perpendicular ao eixo, porque o torque r No instante indicado na Figura (a), o giroscópio L . Depois de um intervalo de tempo curto dt, o momento angular passa para L dL possui momento angular a variação infinitesimal do momento angular e dL dt que é perpendicular a L . Como indica o diagrama vetorial da Figura, isso significa que o eixo do volante do giroscópio girou de um ângulo pequeno d dado por: é perpendicular ao eixo. Isso faz com que a direção do eixo varie, porém seu módulo não varia. As variações de dL ocorrem sempre no plano xy horizontal, de modo que o vetor momento angular e o eixo do volante que com ele se move estão sempre em um plano horizontal. Em outras palavras, o eixo não cai — ele apenas sofre precessão. Caso isso ainda lhe pareça difícil, pense em uma bola presa a um fio. Se a bola estiver inicialmente em repouso e você puxar o fio para você, a bola também se deslocará para você. Porém, se a bola estiver inicialmente se movendo e você puxá-la perpendicularmente à direção do seu movimento, ela se moverá em um círculo em torno de sua mão: ela não se aproximará de sua mão. No primeiro caso a bola possuía momento angular zero; quando você aplica uma força F orientada para você durante um intervalo de tempo dt, a bola adquire um momento linear dp Fdt que também está orientado para você. Porém, quando a bola já possui um momento linear p , uma variação do momento angular dp perpendicular a p produzirá uma variação da direção do movimento, e não uma variação do módulo da sua velocidade. Troque p por L e F por neste raciocínio, e você verá que a precessão é simplesmente o análogo relacional do movimento circular uniforme. d dL L A taxa com a qual o eixo se move. d/dt, denominase velocidade angular de precessão escalar: representando essa grandeza por , achamos: dL L d w r dt dt L I Portanto a velocidade angular de precessão é inversamente proporcional à velocidade angular da rotação em torno do eixo. Um giroscópio que gira rapidamente realiza uma precessão lenta; caso o atrito nos mancais faça diminuir a velocidade angular do volante, a velocidade angular de precessão aumenta. A velocidade angular de precessão da Terra é muito lenta ( l rev/26000 anos) porque sua velocidade angular em torno do eixo, ou velocidade angular de spin é muito grande, e o torque devido às influencias gravitacionais do Sol e da Lua é relativamente pequeno. A medida que o giroscópio realiza uma precessão, seu centro de massa se move em um círculo de raio r sobre um plano horizontal. Seu componente vertical da aceleração é zero, de modo que a torça normal de baixo para cima N exercida pelo pivô deve ter módulo pre cisamente igual ao peso. O movimento circular do centro de massa com velocidade angular necessita de F orientada para o interior do círculo, com 2 módulo F M r . Essa força também deve ser uma força fornecida pelo pivô. Uma hipótese básica que lidemos em nossa analise do giroscópio foi que o vetor momento angular L está associado somente com o momento angular de 13 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. spin do volante e e puramente horizontal. Contudo, existirá também um componente vertical do momento angular associado com o movimento de precessão do giroscópio. Ignorando isso estamos tacitamente supondo que a precessão é lenta, isto é, que a velocidade angular de precessão é muito menor do que a velocidade angular de spin . Como a Equação anterior de mostra, um valor elevado de automaticamente fornece um valor pequeno de , de modo que essa aproximação é razoável. Quando a precessão não é lenta, efeitos adicionais mostram que surge um movimento ondulado de cima para baixo, denominado nutação do eixo do volante, que se superpõe com o movimento de precessão. Você pode ver o movimento de nutação ocorrendo em um giroscópio à medida que sua velocidade angular de spin diminui, de modo que aumenta, e o componente vertical de mais desprezado. Dessa maneira, o giroscópio serve como referência de direção, mas não de posição. Ou seja, é possível movimentar um giroscópio normalmente no espaço sem qualquer trabalho além do necessário para transportar sua massa. A resistência surge contrária a forças que atuem de maneira a rotacionar seu eixo de rotação a qualquer configuração não paralela à sua posição original. Assim, um veículo munido de um giroscópio e sensores apropriados pode medir com precisão qualquer mudança em sua orientação, exceto rotações que ocorram no plano de giro dos discos do giroscópio. Por essa razão, normalmente são utilizados dois giroscópios perpendiculares de modo a integralizar a possibilidade de detecção de variações na orientação. É usado como auxiliar em navegação de helicópteros radio controlados, corrigindo automaticamente o curso. As agências espaciais utilizam um aparelho baseado no giroscópio conhecido como giroscópio humano para o treinamento de astronautas. O astronauta utiliza o peso como motor e tem a sensação de "driblar a gravidade". Somente depois de estar apto ao Giroscópio humano o astrounauta estará pronto para fazer viagens espaciais. L não pode ser Adaptado de: http://pt.wikipedia.org/wiki/Giroscópio Sears & Zemansky, Young, Física, V 1, Ed. Pearson 10a Edição. Giroscópio é um dispositivo que consiste de um rotor suspenso por um suporte formado por dois circulos articulados, com juntas tipo cardan. Seu funcionamento baseia-se no princípio da inércia. O eixo em rotação guarda direção fixa em relação ao espaço. O giroscópio veio a substituir a bússola na navegação marítima. Na aviação, serve de girocompasso e piloto automático, permitindo o vôo em condições de visibilidade zero. Nos vôos espaciais o dispositivo é fundamental para a orientação das espaçonaves. O giroscópio consiste essencialmente em uma roda livre, ou varias rodas, para girar em qualquer direção e com uma propriedade: opõe-se a qualquer tentativa de mudar sua direção original. Exemplo facilmente observável é que, ao girar a roda de uma bicicleta no ar e tentar mudar a direção de seu eixo bruscamente, percebe-se uma enorme reação. 14 Física 1 – Capítulo 7 – Dinâmica do Movimento de Rotação – Prof. Dr. Cláudio Sérgio Sartori. 15