Torque e conservação do momento angular
Por: Kleber.Oliveira • 30/8/2018 • 1.600 Palavras (7 Páginas) • 273 Visualizações
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Figura 04: Figura ilustrando o experimento 03.
[pic 6]
Fonte: Sears & Zemansky, 2013. “Divertimento com a conservação do momento angular.”. Física I, 335. São Paulo: Pearson.
- Experimento 04:
Inicialmente, coloca-se uma pessoa sentada na banqueta giratória, em seguida dá-se a essa pessoa a roda de bicicleta na vertical, com uma certa velocidade angular. Logo em seguida, a pessoa deve inclinar a roda da bicicleta. Então, podemos verificar que, logo após inclinar a roda, a banqueta começa da rotacionar também. E gira no sentido oposto se a roda for inclinada para o outro lado.
Figura 05: Situação inicial do experimento 03.
[pic 7]
Fonte: LEWIN, Walter. Lectures by Walter Lewin. https://www.youtube.com/watch?v=XPUuF_dECVI>. Acessado em 06/05/2017.
Figura 06: Após inclinar a roda, a banqueta junto a pessoa começa a girar.
[pic 8]
Fonte: LEWIN, Walter. Lectures by Walter Lewin. https://www.youtube.com/watch?v=XPUuF_dECVI>. Acessado em 06/05/2017.
Figura 07: Situação quando a roda é inclinada na outra direção.
[pic 9]
Fonte: LEWIN, Walter. Lectures by Walter Lewin. https://www.youtube.com/watch?v=XPUuF_dECVI>. Acessado em 06/05/2017.
- Análise dos dados:
- Torque:
- Experimento 01:
Utilizando a balança obtivemos:
[pic 10]
Além disso, temos que:
[pic 11]
De maneira esquemática:
Figura 08: Esquema da montagem do experimento 01.
[pic 12]
Fonte: Elabora pelos autores.
Como a barra está equilibrada estaticamente, temos que:
[pic 13]
[pic 14]
- Experimento 02:
Nesse experimento, com a régua na horizontal, a massa apoiada no chão e localizada a 1,0m do cabo, não conseguimos levantar. Dada essa situação, os cálculos ficaram inviáveis, apenas conseguíamos afirmar que o torque gerado pela nossa mão era menor que o torque gerado pela massa na extremidade.
Para realizar o experimento, então fomos reduzindo a distância em que a massa se encontrava do cabo de maneira gradual até que fosse possível erguer a massa, e obtivemos a distância de [pic 15]. A partir, daí podemos calcular qual foi a força necessária para erguer a massa.
Além disso faremos algumas considerações, como:
[pic 16]
Figura 09: Esquema da montagem do experimento 02.
[pic 17]
Fonte: Elaborada pelos autores.
Figura 10: Diagrama das forças e das medidas do experimento 02.
[pic 18]
Fonte: Elaborada pelos autores.
Como a barra estava em equilíbrio e admitindo o pólo no centro do cilindro do cabo, temos que:
[pic 19]
Em outros termos, precisamos de uma força de 231,4 N para poder erguer 1,0 kg que estava 85,0 cm de distância do cabo.
- Conservação do momento angular:
- Experimento 03:
Esquematicamente, temos:
Figura 08: Representação das forças do experimento 03 (antes), juntamente com os halteres afastados do peito da pessoa.
[pic 20]
Fonte: Elaborada pelos autores.
Figura 11: Representação das forças do experimento 03 (depois), juntamente com os halteres junto ao peito da pessoa.
[pic 21]
Fonte: Elaborada pelos autores.
Sendo:
[pic 22]
Como podemos verificar:
[pic 23]
Pois, temos que:
[pic 24]
Como: [pic 25]
[pic 26]
[pic 27]
[pic 28][pic 29][pic 30]
Como [pic 31], temos que:
[pic 32]
Portanto, ao fechar o braço, isto é, trazer os halteres junto ao peito, ocorreu um aumento da velocidade angular do conjunto (pessoa, banqueta e halteres), apenas mudando o momento de inércia do sistema, sem que aja a influência de algum agente externo.
- Experimento 04:
Primeiramente devemos montar o experimento da maneira a seguir, de modo que:
Figura 12: Montagem do experimento 04.
[pic 33]
Fonte: LEWIN, Walter. Lectures by Walter Lewin. https://www.youtube.com/watch?v=XPUuF_dECVI>. Acessado em 06/05/2017.
Esquematicamente, temos:
Figura 13: Vista frontal da montagem do experimento 04.
[pic 34]
Fonte: Elaborada pelos autores.
Nessa, situação, pela conservação
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