Experimento Movimento Circular Uniforme

Introdução

O seguinte trabalho tem por objetivo o estudo do movimento circular uniforme, conhecido como (M.C.U.), através do experimento realizado com um aparelho rotativo.

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Fundamentação Teórica

O Movimento Circular Uniforme (MCU) ocorre quando sua trajetória é uma circunferência e o módulo de sua velocidade permanece constante no decorrer do tempo. É um tipo de movimento periódico, onde a posição, a velocidade e a aceleração se repetem igualmente, em intervalos de tempo iguais.

Dentro do estudo do M.C.U. existe o período, geralmente denotado por T. Podemos dizer que o período é o tempo que um objeto gasta para dar uma volta completa em sua trajetória circular.

Outro conceito importante é o de frequência. Ela é o total do número de voltas realizadas pelo objeto em uma determinada unidade de tempo. Há uma relação entre período e frequência, como descrito abaixo:

Sendo n o número de voltas realizadas por um objeto em um certo espaço de tempo, a frequência é calculada através da equação: [pic 1]

A partir da definição do período, a posição, a velocidade e a aceleração do objeto irá se repetir uma única vez, ou seja, n = 1.

Voltando à expressão de frequência, temos:

[pic 2]

Lembrando que para o objeto realizar uma volta completa em uma trajetória circular de raio R, seu deslocamento será de 2πR, seu ângulo descrito será de 2π rad, e seu tempo gasto é representado pelo período T, isto é:

[pic 3]

Ou ainda: V= 2πfR         e       ω= 2πf

As unidades, no Sistema Internacional, do Período (T), Frequência (f), Velocidade Tangencial (V) e Velocidade Angular (ω), são respectivamente: segundos, hertz, metros por segundo, radianos por segundo.

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Materiais Utilizados

[pic 4]

[pic 5]

Foi usada a fita métrica para medição dos raios A e B que foram marcados no aparelho rotativo.

[pic 6]

Foi usado o cronômetro do celular para medir o tempo em que a volta completa das medidas ocorreu.

[pic 7]

Foi utilizado o transferidor para a medição do ângulo formado entre A e B.

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Procedimento Experimental

Para iniciar o experimento, marcamos no aparelho rotativo dois pontos, denominados de A e B e ligamos o ponto central até os pontos citados. Medimos ambas as marcas e o ângulo formado entre elas. Em seguida, ligamos a fonte regulável e marcamos o tempo, através do cronômetro, que era necessário para uma das marcas dar uma volta completa. Com essa informação, fizemos o cálculo do período (T) e da frequência (f). Para calcularmos a fase das de A e B, marcamos o tempo necessário para um dos riscos completar três voltas.

No roteiro entregue pelo professor há alguns questionamentos sobre velocidade angular, tangencial e outros. Elas foram respondidas com o uso dos dados coletados. Mais abaixo, no próximo tópico, Resultados (Cálculos e Medidas), iremos comentar sobre as respostas das questões presentes no roteiro.

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Resultados (Cálculos e Medidas)

i	t (s)
1	2,081
2	2,092
3	2,09
4	2,078

Na tabela ao lado temos os tempos que foram necessários para uma das marcas, no caso, B, dar uma volta completa no aparelho rotativo. A média aritmética desses valores é o Período e ele resultou em 2,085s, ou seja,

          T= 2,085s

A frequência, que é pode ser escrita como 1/ T resultou em 0,479 s(-1), ou seja,

f= 0,479 Hz

Transcrevemos abaixo os questionamentos existentes no relatório, seguido das resoluções:

• Qual a principal característica do movimento descrito pelos pontos assinalados? Como é denominado esse movimento?

Resp.: Os pontos A e B estão se movimento circularmente. Demoram o mesmo tempo para dar uma volta completa no aparelho rotativo. Por estarem curvilineamente se deslocando e em velocidade constante, esse movimento é denominado de Movimento Circular Uniforme.

• Explique a relação existente entre a frequência e o período

Resp.: A relação entre período e frequência está descrita abaixo:

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