relatório de física 05

relatório de física 05

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

DISCIPLINA: FÍSICA APLICADA

TURMA: G2

PROFESSOR: ELIOMÁCIO RABELO

Prática nº 05: Movimento Referencial Uniforme

Acadêmicos: Ramon Rocha Santiago Leite

Bruno de Lima Viana

Limoeiro do Norte – CE19 de Setembro de 2010

I – Introdução e Contexto

O movimento circunferencial  uniforme tem a velocidade tangencial constante. Daí a palavra uniforme.  Como a velocidade tem a cada instante uma direção diferente, que é a reta suporte, existe uma aceleração que é responsável por esta variação. O nome é aceleração centrípeta ou normal ou radial. A velocidade tangencial é medida em m/s e a sua formula é V = 2πRf , onde f é a freqüência e R o raio da curvatura. Quanto maior o raio maior a velocidade linear.

II – Objetivos Gerais

Através de observações e medições o aluno deverá ser capaz de:

- Identificar o MCU como um movimento periódico

- Identificar e determinar:

- o período T de um MCU – a freqüência f de um MCU – a velocidade tangencial vt – a velocidade angular w – o raio R da trajetória – a aceleração centrípeta ac – a fase inicial j de um ponto qualquer em MCU.

III – Materiais Utilizados

- Uma fonte CC regulável.

- um aparelho rotativo Canquerini, composto por: um conjunto redutor RHR com disco de 250mm, um tripé com três sapatas niveladoras com amortecedores.

- Um cronômetro ou relógio de pulso.

IV – Fundamentação Teórica

Dizemos que um movimento é periódico quando sua posição se repete em intervalos de tempos iguais com a mesma velocidade e a mesma aceleração. Como velocidade e aceleração são grandezas vetoriais, devemos lembrar que duas grandezas vetoriais são iguais quando possuem mesmo módulo, mesma direção e o mesmo sentido. O movimento periódico é também chamado de movimento harmônico, devido o mesmo ser expresso pôr funções senoidais e cossenoidais que em matemática são denominadas “harmônicas”. Período (T) é o menor intervalo de tempo necessário para que um movimento periódico se repita (seg). Freqüência (f) é o número de vezes que o movimento periódico se repete, na unidade de tempo (Hertz = ciclos/seg ou Rpm = rotações/minuto). No movimento de uma partícula em uma circunferência, com velocidade escalar constante, denominado movimento circular uniforme, o vetor velocidade varia continuamente em direção, mas não varia em módulo. Essa variação origina aceleração também constante. O vetor velocidade é sempre tangente à circunferência, chamada velocidade tangencial e aponta no sentido do movimento. (figura 01).

r

v

ac

A aceleração tem sempre direção radial apontando para o centro da circunferência e recebe o nome de aceleração centrípeta (voltada para o centro) e o seu módulo vale.

ac =

onde

v = ω.r

V – Descrição da Experiência Prática

Montamos o conjunto, necessários para a experiência marcaram dois pontos A e B a diferentes distâncias do centro C do disco. Medimos e anotamos os valores encontrados para menores distâncias de cada ponto ao centro, calculamos também as distâncias de A e B ao darem uma volta completa em torno de C. Ligou-se o aparelho Canquerini, e controlou-se a freqüência para obter-se um movimento que permitia a cronometragem.

VI – Resultados Obtidos

Ra= 104mm = 0,104m e Rb= 62mm = 0,62m

Da = 653,45mm = 0,65m e Db = 389,56 = 0,39m

Ta = 1,47s e Tb= 1,47s

Fa= 0,68s-1 = 0,68 Hz e Fb= 0,68s-1=0,68Hz

Vt(a)=0,44m/s ou m.s-1 e Vt(b)= 0,27m/s ou m.s-1

ϴa= 360° = 2π rad e ϴb= 360° = 2π rad

ωa = 4,27 rad/s ou rad.s-1 e ωb= 4,27 rad/s ou rad.s-1

ac(A) = 1,86 m/s² e ac (B) = 1,17 m/s²

VII – Conclusão e Comentários

Pela experiência prática, ficou esclarecido os conceitos de MCU, velocidade tangencial, velocidade angular e aceleração centrípeta, que sofremos algumas no nosso dia-a-dia sem nós percebemos, por exemplo numa curva, quando seu carro é jogado para dentro da curva, sofremos a aceleração centrípeta, para fora a centrífuga.

VIII – Questionário

  1. Marque dois pontos A e B a diferentes distâncias do centro C do disco. Meça e anote os valores encontrados para as menores distâncias de cada ponto ao centro C como Ra e Rb.

Ra = 104mm = 0,104m e Rb= 62mm = 0,62m.

  1. Conhecendo os raios das circunferências descritas pelos pontos A e B, calcule as distâncias da e db percorridas por estes pontos ao darem uma volta completa em torno de C.

da =653,45mm = 0,65m e db = 389,56mm = 0,39m

  1. Como denominamos as figuras geométricas geradas pelas sucessivas posições ocupadas pelos móveis A e B?

R: Circunferência.

  1. Determine o período T do MCU executado pelos pontos A e B.

Ta = 1,47s e Tb= 1,47s

  1. Indique a relação existente entre a freqüência f e o período T de um movimento periódico.

R: F=

Qual é a unidade da freqüência no SI?

R: Hz

  1. Sabendo que a freqüência é o inverso do período, calcule a freqüência fa e fb dos pontos assinalados.

fa= 0,68 s-1 = 0,68 Hz e fb = 0,68 s-1=0,68 Hz

  1. Indique as expressões matemáticas que permitem calcular a velocidade tangencial vtem função do período T e em função da freqüência f, em um movimento circunferencial?

R: S= 2πr/t, em função da freqüência = 2πrf.

  1. Determine as velocidades tangenciais vt, dos móveis A e B, sabendo que o tempo gasto para uma volta completa é o período T.

R: Vt(a)= 0,44 m/s ou m.s-1 e Vt(b)= 0,27 m/s ou m.s-1

  1. O módulo da Vt(a) se altera à medida que o tempo passa? Justifique a sua resposta considerando a freqüência invariável neste experimento.

R: Não. A freqüência é invariável, o raio é invariável.

  1. O que aconteceria com o módulo de Vt de um ponto hipotético P localizado sobre o disco a medida que o mesmo se afastasse do centro C? Justifique a sua resposta.

R: O que está mais afastado, a velocidade é maior, à medida que vai se afastando, a velocidade muda.

  1. A orientação Vt(a) se altera à medida que o tempo passa? Justifique sua resposta.

R: Sim. A orientação= direção e sentido, a aceleração centrípeta é responsável pela variação da direção da velocidade tangencial.

  1. Indique o ângulo, em radianos, descrito pelos raios Ra e Rb ao darem uma volta completa em torno de C.

R: ϴa = 360° = 2π rad e ϴb = 360° = 2π rad

  1. Sabendo que um raio qualquer R descreve 2π rad (uma volta completa) num intervalo de tempo igual ao período T, escreva a expressão matemática genética da velocidade angular ω.

R: ω =

Qual a unidade da velocidade angular no SI?

R: rad/s

  1. Determine as velocidades angulares ωa e ωb dos raios, Ra e Rb, sabendo que para uma volta completa (2π rad) o intervalo de tempo consumido é o período T.

R: ωa = 4,27 rad/s ou rad.s-1 e ωb = 4,27 rad/s ou rad.s1

  1. Indique a relação existente entre as velocidades tangencial vt e angular ω.

R: Vt = ω.r

  1. Lembrando que modularmente ac = V²/R, determine, com base nos valores encontrados neste experimento, a aceleração centrípeta que atua nos pontos A e B.

R: ac(A) = 1,86 m/s² e ac(B) = 1,17 m/s².

IX – Referências Bibliográficas

http://www.fulgencio.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=14&Itemid=6

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