RELATÓRIO DO EXPERIMENTO: FORÇA CENTRÍPETA

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Uma Força Centrípeta acelera um corpo modificando a direção da velocidade do corpo sem mudar a velocidade escalar. De acordo com a equação I e II podemos escrever o módulo de F de uma força centrípeta como sendo:

. ( III )[pic 5]

Como a velocidade escalar v, neste caso, é constante, os módulos de Aceleração Centrípeta e da Força Centrípeta também são constantes.

Por outro lado, as direções da Aceleração Centrípeta e da Força Centrípeta não são constantes; elas variam continuamente, de modo a sempre apontar para o centro do círculo. Por essa razão os vetores força e aceleração são, às vezes, desenhados ao longo do eixo radial r que se move com o corpo e sempre se estende do centro do círculo até o corpo.

Se tivermos uma variação no vetor velocidade, teremos uma aceleraçao, que no Movimento Circular Uniforme terá apenas a componente radial. Como trateremos de grandezas angulares, usaremos a velocidade angular que pode ser escrita como:

. ( IV ) [pic 6]

O módulo da Força Centrípeta é perpendicular a Velocidade Angular , sendo então entendida como:[pic 7][pic 8]

( V )[pic 9]

Neste experimento foi analisado a variação da intensidade da Força Centrípeta em termos das variáveis massa (m), raio (r) e velocidade angular ( ).[pic 10]

- MATERIAIS E MÉTODOS

O experimento foi realizado no laboratório de física experimental I da Universidade Estadual da Paraíba – Campus VIII no dia 26 de Setembro de 2016.

- MATERIAIS

Para que a realização desse experimento ocorresse de forma adequada utilizou-se os seguintes itens:

- 01 tripé

- Dinamômetro de 2N com precisão de 0,02N;

- Barbante;

- Motor 12V com redutor de velocidade;

- Plataforma giratória com suporte para fixação;

- Torres para fixar o dinamômetro e o corpo de prova;

- Corpos de prova de 200g com ganchos, 100g e 50g;

- Cronômetro manual com precisão de 0,01s;

- Roldana raiada com 2 microfilamentos;

- Fonte de alimentação variável 0 a 127V;

- Trena 2m;

- Correia de borracha

- Haste com três polias e rolamentos blindados.

- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foi montado o equipamento da figura 1 .

[pic 11]

Figura 1 - Equipamentos utilizados para o estudo da força centrípeta[1]

Após a montagem, foi ligado a fonte variável em uma tomada de tensão compatível. Ajustou-se a posição do corpo de prova para que o raio da trajetória fosse igual a 0,180m (foi utilizado uma trena para medir o raio da trajetória).

Foi regulado a posição do corpo de prova de 100g pendurado no barbante para que o barbante fique na vertical. Após isso, os alunos observaram o valor da força marcado pelo dinamômetro e então ajuste-o para um valor de F = 0,50N. Em seguida segurou-se o corpo de prova de 100g e movimentou o dinamômetro para cima para ajustar o valor da Força Centrípeta em 0,50N.

Do outro lado da plataforma foi fixado uma massa de 100g para estabelecer um equilíbrio ao sistema. As roldanas foram alinhadas e fez o uso da correia de borracha para prender uma à outra.

Posteriomente, a fonte de tensão foi ligada tomando cuidado para iniciar em uma voltagem igual a 0. Aumentou-se gradativamente a tensão observando o movimento de rotação.

A tensão aplicada ao motor foi regulada para que a intensidade da Força Centrípeta indicada no dinamômetro fosse igual a 0,50N. Assim, o barbante que sustenta o corpo de prova ficou na vertical. O sistema girou por um tempo até se estabilizar.

Com o cronômetro, foi aferido o tempo para que o sistema faça 10 rotações encontrando com isso o período do MCU. A partir destes procedimentos, calculou-se a frequência, a velocidade angular e o valor da Força Centrípeta.

- RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados obtidos com o experimento estão dispostos na Tabela 1:

N

F(N)

10 T(s)

T(s)

[pic 12]

1

0,3

1,360

13,60

4,0824

2

0,4

1,270

12,70

4,7140

3

0,5

1,187

11,87

5,2704

4

0,6

1,041

10,41

5,7735

5

0,7

0,959

9,59

6,2300

Tabela 1 - Força Centrípeta sobre o sistema em rotação

Fonte: próprio autor (2016)

O erro relativo entre a força centrípeta e a força dada é de 2%, portanto considera-se que as forças são iguais. Construindo o Gráfico da força centrípeta em função da velocidade angular obtemos uma reta, como está proposto no Gráfico 1:

Gráfico