UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE FÍSICA I
MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME
ACADEMICO: RA:
TURMA: 002
PROFESSOR: CARLA FABIANA
MARINGÁ, 24 DE MAIO DE 2013
1. Resumo: Para a realização desse experimento, foi utilizado o auxílio de uma plataforma de azeheb, medindo a medida do corpo que que estava em repouso e fixado o corpo com um fio, sendo esse o ponto inicial. O aparelho foi ligado e com a ajuda de um cronômetro foram medidos alguns tempos afim de encontrar o período do movimento;
2. Introdução Geral: O movimento circular e uniforme é definido como um movimento em círculos e com módulo de velocidade constante. Ele está pre sente, por exemplo, nos ventiladores, nos liquidificadores e nas rodas dos automóveis quando se locomovem com velocidade constante. A velocidade escalar permanece constante, pois não há componente da aceleração tangente a trajetória. A aceleração que atua na partícula é inteiramente perpendicular (normal) a trajetória e tem t em sentido apontado para o centro da circunferência, fazendo com que haja apenas mudanças na direção do vetor velocidade. Essa aceleração é chamada de centrípeta e pode ser relacionada rel acionada de forma simples com o raio e com a velocidade da partícula. Através da Segunda Lei de Newton, , e como no movimento circular uniforme existe uma aceleração, obrigatoriamente deverá existir alguma força resultante que atua no sistema responsável por essa aceleração. Essa força é chamada força centrípeta Fc, tem mesma direção e sentido de a c.
3. Objetivo(s): Este experimento tem por objetivo determinar a equação de movimento de um corpo de massa M em trajetória circular e caracterizar o tipo de movimento circular
4. Fundamentação teórica: No movimento circular e uniforme pode-se afirmar que sua aceleração possui módulo do vetor velocidade constante, porém como ele varia em direção e sentido, afirmamos que o vetor aceleração é diferente de zero. O vetor aceleração de um movimento circular e uniforme só é constituído por uma componente, só a radial, que é também chamada de aceleração centrípeta. A direção da aceleração centrípeta, em cada ponto da trajetória, é perpendicular à velocidade vetorial e aponta para o centro da trajetória. O módulo da aceleração centrípeta é escrito da seguinte 2 forma: ac = v /r, onde r é o raio da circunferência descrita pelo móvel. Como o movimento circular uniforme é um movimento cíclico, podemos dizer que o tempo gasto para completar uma volta é chamado de período (T = 1/ f). E o inverso do período é o número de voltas que o corpo completa num certo tempo, chamado de frequência, (f = 1/ T). As equações utilizadas no movimento circular uniforme são: Posição angular: S = φ . R (1) (1) onde R é o raio da circunferência. Velocidade angular média: ωm =Δφ/Δt (2) 2
Aceleração centrípeta: ac = v
/R (3) (3) onde R é o raio da circunferência.
Força centrípeta: Fc = m. ac (4) onde ac é a aceleração centrípeta, ac = (5).Substituindo na equação acima temos:
Fc = m. v2/R(6) 5. Desenvolvimento Experimental: 5.1 Materiais Utilizados: -1 plataforma giratória -Fio inextensível -Nivelador -1 régua -1 cronômetro
5.2 Montagem Experimental:
v2/R
5.3 Descrição do experimento: Este experimento foi realizado em uma plataforma giratória da azeheb. Para começar, ajusta-se o raio da trajetória e depois verifica-se se a polia esta alinhada. Em seguida, fixa-se em uma das extremidades da plataforma uma massa de 100g, para servir de contrapeso. contrapeso. Coloca-se o dinamômetro no suporte central, para que o gancho fique em uma das extremidades, o mais Próximo possível da roldana, mas sem toca-la. Após isso conecte um fio do gancho do dinamômetro no gancho lateral do corpo de massa (M), o comprimento do fio deve ser o suficiente para que o corpo de massa (M) fique na vertical. Zere o dinamômetro segurando o corpo de massa (M), e mantenha o fio na vertical, ajuste o zero do dinamômetro variando sua “altura interna”, para isso solte um parafuso que está localizado na extremidade oposta do gancho do dinamômetro, arrume e ape rte o parafuso novamente. Após isso, ajuste a força peso (centrípeta) (centríp eta) no dinamômetro, igual a 0,40N. Segure o corpo de massa M e mova o dinamômetro para cima, soltando assim os parafusos. Deixe a tensão igual a zero zer o e ligue a fonte de tensão, e vá aumento a força gradativamente até que a força aplicada sobre o dinamômetro seja igual a 0,40N. Fazendo com que o fio que sustenta o corpo fique na horizontal. Em seguida, mantendo a massa na mesma posição, determine o valor médio do tempo que ela leva para dar uma volta completa. E para determinar a média dos tempo, gire a plataforma 10 voltas completas. Repita esse procedimento 3 vezes. E com esses dados obtidos calcule o valor médio do tempo que a massa M es tá girando.
5.4 Dados obtidos experimentalmente: experimentalmente: Tabela 6.1-Dados obtidos experimentalmente com seus respectivos desvios. F(N)
t1(s)
t2(s)
t3(s)
t4(s)
0,4
14:69
14:62
14:53
14:38
0,8
10:19
10:56
10:22
10:59
1,2
08:16
08:62
08:28
08:44
1,6
07:28
07:28
07:13
07:28
M= 149,95±0,01 R= 15±0,05 5.5 Interpretação dos Resultados: Tabela 6.2-Resultados experimentais baseado nos dados da tabela 6.1 com os respectivos desvios.
F(N)
tm(s)
Tm(s)
0,4±0,02
14:55
1:45
0,8±0,02
10:39
1:03
1,2±0,02
8:37
0:837
1,4±0,02
7:24
0:724
V(m/s)
6. Análise dos Resultados: Percebeu-se com o experimento que o movimento circular uniforme possui aceleração centrípeta e que conforme aumenta-se a força do movimento, o tempo para que ele complete um período diminui e a velocidade aumentou para que a massa permanecesse alinhada a vertical. Foi obtido a média entre o tempo e período para que diminuísse os erros, pois conforme aumenta-se a velocidade da plataforma, acaba dificultando ver se a massa está alinhada
7. Conclusões: Com a realização desse experimento, o objetivo foi de inferir as equações de movimento de um corpo mantido em movimento circular uniforme, a partir da dedução da relação matemática que existe entre as duas principais grandezas do sistema. Assim pode-se determinar experimentalmente a relação entre a força centrípeta e a velocidade escalar com os dados obtidos, obtendo-se um erro mínimo e desprezível. O objetivo foi alcançado e a exatidão dos resultados está de acordo com a teoria e dentro dos esperados para os instrumentos utilizados.
8. Referência Bibliográfica: [1] Manual de Laboratório – Laboratório – Física Física Experimental I. Departamento de Física. [2] HALLIDAY RESNICK W. Fundamentos de Física, 6ª edição, volume 1, editora LTC. [3]http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/movimento-circular-uniformevelocidade-angular-e-transmissao.htm [4] http://educar.sc.usp.br/fisica/circteo.html
