Relatório Giroscópio em Engenharia

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- Parte Qualitativa:

- Primeiramente foram analisadas as forças que atuam no giroscópio quando o mesmo está em equilíbrio, observando seus vetores e anotando o sentido deles.

- Com o disco parado foi analisado o movimento que ele faz quando colocamos um peso em sua extremidade, analisando o torque gerado.

- Com muito cuidado e com o giroscópio equilibrado, segurou-se o mesmo e com o auxílio de um motor elétrico, girou-se o disco para ser impulsionado. Observando que o giroscópio possuíra uma velocidade angular, foram colocados os vetores de velocidade angular e momento angular.

- Girando o giroscópio no sentido anti-horário, foram observados o que acontecera quando fosse aplicado forças de tal modo que girasse na horizontal e vertical, procurando sentir a direção e o sentido da força de reação do giroscópio ao torque que estava sendo aplicado, gerando uma tabela com esses dados. Depois foi feita a mesma coisa com o giroscópio girando no sentido horário.

- Colocando o giroscópio para girar conforme indicado na figura 4 do relatório e colocando os pesos na extremidade, foram observados os movimentos de precessão no giroscópio. Depois girou-se o giroscópio no sentido contrário e foram realizados os mesmos procedimentos. Após a coleta dos dados, observou-se se o movimento de precessão torna-se mais rápido ou mais lento quando se reduz a velocidade de rotação do disco.

- Após colocar o disco em movimento, com muito cuidado, ergueu-se o giroscópio e andamos lentamente pela sala, observando o que acontecia com giroscópio e vendo sua utilidade na navegação.

- Parte Quantitativa:

- A partir da equação abaixo:

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Foi colocado um peso de 400 g amarrando-o a um cordonete e suspendendo-o à 10 cm do chão. Girando o disco, foi-se enrolado até que o suporte seja levantado 10cm do chão. Após solta-lo, foi associado o temporizador eletrônico para saber seu período. Foi repetido o experimento de 10 cm em 10 cm até chegar à 80 cm. Após coletar os períodos, montou-se um gráfico de um sobre o quadrado do período ( 1/T² )em função da altura h. Depois anotou-se a massa total dependurada, o raio da polia e, após uma regressão linear, determinou-se o momento de inércia do giroscópio com base na equação acima. Foram obtidos também uma estimativa do erro no momento de inércia a partir dos erros associados aos valores medidos e ao coeficiente angular do gráfico e expressou-se os erros em termos percentuais.

- A partir da equação abaixo:

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Girou-se o disco em alta velocidade de rotação e foi colocado o suporte na extremidade do giroscópio e anotou-se ¼ de seu período de precessão, depois foi repetido o procedimento com pesos de 50g, 100g, 150g e 200g. Após a coleta dos dados, foi feito um gráfico 1/T.Tp em função da massa, a partir do gráfico e da equação 8, determinou-se o momento de inércia do disco a partir de uma regressão linear e foi determinado o erro no valor encontrado para o momento de inércia e expressou-se também em termos percentuais. Depois comparou-se o valor obtido com o resultado do item b.1.

- Sabendo que a densidade do Nylon é 1,15g/cm³ e que o momento de inércia de um disco é ½*MR², depois calculou-se o momento de inércia e comparou-se com o momento obtido. Logo após discutimos o efeito que a polia de alumínio afixada no disco de nylon nos dados obtidos.

- Materiais

Os materiais utilizados foram os disponibilizados na bancada de número 6 mais o KIT 6, e são os itens a seguir:

- Giroscópio de três eixos;

- Motor elétrico para aceleração do disco;

- Temporizador / Contador para medida do período do disco;

- Suporte para pesos;

- 4 Pesos de 100g;

- Conjunto de Pesos de 10g;

- Régua de 1m de comprimento;

- Conjunto de setas indicativas das grandezas vetoriais;

- Cronômetro Digital;

- Dados Experimentais

Os erros apresentados nas tabelas a seguir foram fornecidos pelos erros instrumentais dos aparelhos utilizados ou pela seguinte fórmula:

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Através dos procedimentos indicados no item 4 deste relatório, obteve-se os seguintes dados qualitativos e quantitativos.

Por meio do procedimento “a”, foram obtidos os seguintes dados da análise qualitativa do movimento do giroscópio ao ser girado no sentido anti-horário e horário:

Tabela 1 – Giro do disco no sentido anti-horário (visto da extremidade 8) (ver figura 4)

Força aplicada na extremidade (1)

Direção e Sentido do torque aplicado

Direção e sentido da reação da extremidade 8 do giroscópio.

Direção de movimentação da extremidade do vetor momento angular.

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Gire o suporte central no sentido horário (v. de cima)

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