Rotação 1 - Medindo momento de inercia

Medição do momento de inércia
Nesta atividade você fará a medida do momento de inércia de um carretel.
I.
Um carretel se desenrolando
1. Materiais: novelo de barbante, objeto para prender ao fio, dinamômetro,
câmera+tracker, régua.
2. Amarre um objeto, como um estojo, na ponta solta do carretel de barbante. Mantenha
o carretel fixo, mas livre para girar. Com tudo parado, desenhe o diagrama de forças
do carretel e do objeto pendurado. Indique as forças resultantes e os torques
resultantes.
3. Solte o objeto, de forma que ele caia desenrolando o carretel. Registre em um filme.
4. Desenhe o diagrama de forças do objeto que cai. Há uma força resultante atuando
sobre ele? Qual direção e sentido? Meça a massa e a aceleração da queda do objeto
de forma que possa calcular a força resultante. Use o filme e o Tracker para calcular
a aceleração. Calcule o valor de cada força que atua sobre o objeto.
5. Desenhe o diagrama de forças sobre o carretel enquanto ele se desenrola. Há uma
força resultante sobre o carretel? Justifique sua resposta. E um torque resultante?
Registre suas conclusões e apresenta-as à professora.
6. Há um torque sobre o carretel que o faz começar a girar e ir aumentando sua
velocidade angular. O torque gerado por uma força pode ser calculado como o valor
da força vezes a distância do ponto em que ela atua até o eixo de rotação (desde que
a força seja perpendicular à linha dessa distância), =F.d. Qual ou quais das forças
que atuam sobre o carretel geram torque nele. Calcule o torque gerado por cada uma
e o torque total.
7. Calcule a aceleração angular do carretel, . Ela pode ser calculada dividindo a
aceleração linear da borda do carretel, que é a mesma aceleração do objeto que você
mediu (pense nisso, você concorda?), pelo raio do carretel, =a/r.
8. Assim como temos a segunda lei de Newton para movimentos de translação, Fr=m.a,
temos também para os movimentos de rotação, Tr=I.. Como já calculamos o torque
recebido pelo carretel e a consequente aceleração angular que ele recebe, podemos
calcular o seu momento de inércia, I. Faça isso.
9. O carretel é um cilindro, procure a fórmula do momento de inércia do cilindro, faça
as medidas necessárias e calcule-o através dessa fórmula.
10. Compare o momento de inércia medido experimentalmente e calculado
teoricamente. Você obteve os mesmos valores? Quais podem ser as origens da
diferença entre eles. Liste várias possibilidades, indicando como poderia melhorar a
medida ou o cálculo para tentar aproximar os valores medido e calculado.