Baixe Relatorio lab fisica 2 giroscopio e outras Provas em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! 1. Objetivo: Estudar a conservação do momento angular e as conseqüências da aplicação de torques externos, em um giroscópio. 2. Resumo: Utiliza-se um giroscópio onde são aplicadas diversas forças, em locais variados de sua haste de rotação, a fim de verificar-se quais as variações de movimento descritas pelo sistema quando aplicam-se essas forças, e assim estudar a conservação de momento angular em sistemas compostos por corpos rígidos rígidos. 3. Introdução Teórica: O giroscópio é um dispositivo formado por um corpo com simetria de rotação, esse gira ao redor de seu eixo de simetria, e quando é submetido a um momento de força que tende a mudar a orientação do eixo de rotação, muda sua orientação para uma direção perpendicular a direção "intuitiva". O giroscópio foi inventado em 1852 por Jean Bernard Léon Foucault, ao montar uma massa rotatória em um suporte de Cardam para um experimento de demonstração da rotação da terra.[1] Sabemos que para corpos rígidos em rotação o momento angular é dado por L=Iω. Podemos considerar que há conservação de momento angular apenas quando não há torque externo agindo no corpo. Ou seja, se T=dt/dr=0; então Li=Lf. Onde L é um vetor constante(nesse caso). Caso haja torque contínuo agindo no sistema, ocorrerá variação do momento angular (L). A, são aplicadas na extremidade B, o sistema se comporta semelhantemente a quando essas são aplicadas na extremidade A . Com o disco em movimento (girando no sentido horário), ao adicionar a massa de 60g na extremidade A, o sistema é desequilibrado, começa a girar no mesmo sentido de rotação do disco, e tende a retornar ao equilíbrio, descrevendo o mesmo movimento de quando foram aplicadas forças para baixo nessa mesma extremidade, mas com menor variação nesse caso. Além de que o ponto de equilíbrio nesse caso é uma posição onde a haste está posicionada a um certo ângulo com a horizontal e com a extremidade A a uma altura inferior a extremidade B. Com o disco girando no sentido anti-horário o sistema se comporta da mesma maneira que ao girá-lo no sentido horário. Ao realizar o processo de adição de massa na extremidade B, girando o disco no sentido horário e anti-horário, o sistema se comporta semelhantemente ao caso anterior (adilção de massa na extremidade A), porém nesse caso quando a haste se equilibra a extremidade A fica a uma altura superior a extremidade B. O valor da velocidade angular do disco pode ser determinado por: ω= ωi.2π/t Onde ω é a velocidade angular média do disco medida em Rad/s; ωi é a velocidade angular inicial do disco medida em RPM; t(s) e 2π são os valores necessarios para realizar a conversão de RPM para Rad/s. Por meio de medições foi obtido que ωi=480 RPM E para converter RPM para RPS t=60s Assim: ω=480.2 π/60 ω =50,26 Rad/s O valor da velocidade angular de preceção do sistema pode ser determinado por: ωp= 2π/t Onde ω é a velocidade angular média de preceção do sistema em Rad/s;t(s) e 2π são os valores necessarios para realizar a conversão de RPM para Rad/s. Por meio de medições foi obtido que o periodo de uma rotação do sistema é 17.75s Assim: ωp=2π/17,75 ωp=0.35 Rad/s Utilizando a equação Ƭ=I(ωp × ω) o Momento de inércia do sistema é calculado. Ƭ é o Torque externo, dado por r.m.g, onde r é o braço de alavanca, m a massa do contra peso e g o valor da força da gravidade, e ωp e ω são as velocidades obtidas anteriormente. Por meio de medições foi obtido que o braço de alavanca é 0,27cm, a massa do contra peso é 60g. Assim: Ƭ=I(ωp × ω) r.m.g=I(0,35×50,26) I=(0,27.60.10ˉ³.9,8)/17,59 I=0,16/17,59 I=9,09.10ˉ³ kg/m² O resultado teórico do momento de inércia de um disco é dado por MR²/2 Aplicações práticas dos conceitos envolvidos no experimento: Atualmente, giroscópios são usados em diversas áreas, como sistemas de navegação inercial(SNI), por exemplo. O piloto automático de um avião capta sua movimentação nas três direções, através de alguns sensores ligados a giroscópios, assim ele pode manter corretamente o curso estipulado. É possível também inserir um foguete na órbita desejada, ou fazer com que um navio balanceie menos com um sistema desses. Os conceitos também podem ser aplicados nos vídeo games mais modernos, onde temos controles sensíveis aos movimentos do jogador, dando um caráter mais realístico e interativo ao jogo. [1] Um exemplo de fenômeno natural em que se aplica a física estudada no experimento: Um fenômeno natural são as estações do ano, que são originadas a partir de um efeito “giroscópio”, onde a terra mantém seu eixo de rotação na mesma posição inclinada, enquanto gira em torno deste. Assim, a projeção dos raios solares determinará as estações. [3]