Estudo experimental do momento de inércia de um cone

Abstract

Neste trabalho, mostra-se um caminho diferente para se estudar o momento de inércia de um corpo em rotação. Descreve-se um experimento que permite estabelecer como a inércia de um cone depende de sua massa e geometria. A partir de medidas de freqüência ou corrente elétrica, determinam-se parâmetros como os expoentes e a constante da convencional equação do momento de inércia de um cone. Para isso escolhem-se três cones de massas diferentes, tendo dois deles 10,0 cm e o outro 6,0 cm de diâmetros. Os resultados obtidos mostraram que o sistema e o procedimento de medida utilizado podem ser uma alternativa prática nos laboratórios de ensino. Palavras-chave: inércia, momento de inércia, cone.In this work, it is shown a different way to study the moment of inertia of a body. It is proposed an experiment that allows establishing how the inertia of a cone depends on its mass and geometry. The parameters are determined as follows: the exponents and the constant of the conventional equation of the cone's moment of inertia, starting from measurements of frequency or current. Three cones of distinct masses are used, two of them 10,0 cm of diameter, while the other ones 6,0 cm diameter. The obtained results show that the system and the procedure used can be an alternative in the teaching laboratories. Keywords: inertia, moment of inertia, cone. IntroduçãoO estudo experimental da dinâmica de rotação dos corposé ensinado nos cursos voltados para as ciências exatas. Em geral os experimentos que são realizados envolvem a medida da inércia de rotação de discos, anéis e partículas. Todos eles incluem a medida de tempo. Para determinar o momento de inércia de um disco, Pintão et al. [1] adotaram pela primeira vez um procedimento experimental diferente dos tradicionais, como aqueles de Goldemberg [2] e Tyler [3]. Utilizando um método originalmente proposto para medir capacitância que foi usado por Fleming e Clinton [4] e Bennet [5], determinaram diretamente, a partir de uma leitura de corrente elétrica, a velocidade angular alcançada pelo disco depois do corpo suspenso ter descido uma distância conhecida. Sabendo-se qualé a velocidade angular, obtém-se a aceleração. O experimentoé então repetido, variando-se a massa do corpo suspenso. O momento de inércia, por sua vez,é determinado a partir da inclinação da reta obtida quando se levanta o gráfico do torque (queé conhecido) contra a aceleração angular. A vantagem do métodoé que nãoé necessário se preocupar com o atrito, uma vez que a inclinação da reta não depende do torque associadoàs forças de atrito. Posteriormente, como extensão deste trabalho, realizaram um estudo experimental da inércia da partícula [6], esfera [7] e placa [8], [9]. Neste trabalho, como continuidade e aperfeiçoamento dos anteriores,é proposta uma maneira diferente de se determinar a inércia rotacional. Utilizase um osciloscópio digital em substituição a um medidor de corrente analógico, mede-se a freqüência ao invés da corrente elétrica. Portanto, usa-se um sistema digital em substituiçãoàquele analógico, o que...

Biomecânica dos fundamentos do voleibol: saque e ataque

“…O balanceio dos braços com menor momento de inércia merece ser realizado com o cotovelo flexionado em 90º, essa ação do saque em suspensão e do ataque acontece na segunda fase desses fundamentos no momento da impulsão (Zatsiorsky, 2004). Essas informações estão de acordo com a literatura de física, a diminuição do braço de resistência através da flexão do cotovelo proporciona um menor momento de inércia e consequentemente gera um movimento angular do ombro mais veloz (Baptista, 2006;Pintão, Souza Filho, Grandini & Hessel, 2001;Würz, 2012). Sabendo que o balanceio dos braços aumenta a altura do salto vertical (Gomes, Pereira, Freitas & Barela, 2009;Kim, 2017) e essa ação contribui em 10% com a elevação do centro de gravidade (Luhtanen & Komi, 1978) é necessário atenção nessa ação durante a impulsão do jogador de voleibol.…”

Panorama Dos Artigos Sobre Atividades Experimentais Publicados Na Revista Brasileira De Ensino De Física No Período Compreendido Entre 2002 E 2017

“…A partir de um experimento simples, os autores propõem uma forma de medir a impedância de um cabo coaxial e a velocidade de propagação de um pulso (Fonseca;Santos;Montenegro, 2007) Estudo do Momento de Inércia de uma Placa, através de quatro placas de massa diferentes Souza Filho, 2002), os autores obtiveram resultados que reforçam a ideia de que o sistema e o procedimento de medida utilizados podem ser uma alternativa para realizar esta prática nos laboratórios de ensino. Em um outro estudo referente ao mesmo tema foi utilizado um cone Usida, 2005).…”

Pêndulo físico amortecido por atrito seco

“…Este erro é menor se comparado com os resultados da literatura. Em [22] foi realizada uma montagem com sensor oìptico para o estudo do movimento de um disco rígido. Neste trabalho o momento de inércia foi obtido indiretamente através da corrente elétrica do sistema de detecção eletrônico, resultando em um erro menor que 5% entre o momento de inércia teórico e o experimental.…”