ATIVIDADE 6 - FIS0821 (T01)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA – CCET
DEPARTAMENTO DE FÍSICA TEÓRICA E EXPERIMENTAL
Laboratório de Física I
Atividade 6 – Momento de inércia de um disco e conservação da energia 
Natal – RN
Abril de 2021
Maria José de Oliveira Pessoa – Matrícula: 20190085749
Atividade 6 – Momento de inércia de um disco e conservação da energia 
Relatório apresentado como requisito parcial para obtenção de nota na 3ª unidade da disciplina FIS0821 - Laboratório de Física I (T01), ministrada pelo Profº Dr. Marco Antonio Morales Torres.
Natal – RN
Abril de 2021
Objetivos do experimento:
· Determinar o momento de inércia de um disco;
· Trabalhar com o conceito de modelos para descrever uma situação real;
· Aplicar o conceito de conservação de energia numa situação real.
Material utilizado para realização do experimento:
1) Disco de massa M e raios conhecidos;
2) Digitalizador/contador Cobra 3;
3) Sensor Phywe com;
4) Polia dentada;
5) Massa “m”, fios diversos e computador.
				
 Imagem disponibilizada
 pelo professor
Procedimento:
· Na situação experimental proposta na presente atividade temos um pequeno cilindro de raio r = 2,24 cm , concêntrico ao disco maior (R=12,25 cm) e fixado a este. 
· Em torno desse cilindro se enrola um fio (barbante) em cuja extremidade está preso o objeto com massa m = 10 g. 
· O aparato é montado de forma a permitir que a massa “m” caia de uma altura “h”. 
· Durante este trajeto a tração (T) do fio fará o disco M girar. 
· Depois de solto, o objeto de massa “m” ganhará velocidade atingindo uma velocidade final V1 no instante em que o fio se desprende do disco. 
· O disco M continuará a girar até parar. A perda de energia cinética do disco é devida ao atrito. 
Imagem disponibilizada pelo professor
OBSERVAÇÃO: Vale ressaltar que os experimentos foram realizados no laboratório pelo professor e que os resultados aqui apresentados foram obtidos através dos dados fornecidos.
Resultados:
1. Qual o significado do momento de inércia para um corpo em rotação em torno de um eixo fixo?
	É a propriedade que faz com que o corpo resista a uma variação de velocidade vetorial e angular em relação ao eixo.
2. Qual a relação entre a velocidade angular w1 do disco e a velocidade de translação V1 do porta-peso?
	Como o objeto e o disco estão ligados pelo mesmo fio, inextensível, terão a mesmas velocidade de translação V1, sendo assim, pode-se dizer que:
3. A partir da Equação 2 e da relação obtida em P2, deduza uma expressão de ISA em função exclusivamente de m, r, g, h e V1. Escreva a expressão encontrada na lacuna abaixo. 
4. A partir das Equações 4 e 6, deduza uma expressão para ICA em função exclusivamente de m, r, g, h, V1, ∆t1 e ∆t2. Escreva essa expressão na lacuna abaixo.
5. Compare as expressões obtidas para ICA e ISA. Reescreva no quadro abaixo ICA em função de ISA, ∆t1 e ∆t2.
6. Quais são as grandezas que você irá medir para alcançar os objetivos propostos nesta atividade?
O ∆t que o fio leva para desenrolar, a distância h e o ∆t que o disco para de girar depois que o fio desprende dele.
7. Utilizando o mouse, determine a altura h através do gráfico obtido.
h= 1,106 m
8. Examine o gráfico com o auxílio do mouse e determine os tempos ∆t1 e ∆t2. Com os dados obtidos, preencha a Tabela 1.
	h = 1,106 m
	= 20,7 s
	= 246,6 s
	∆= 20,7 s
	∆= 225,9 s
	m (massa do porta peso) = 10,0 g
	r (raio do cilindro) = 2,24 cm
9. Como você deve proceder para determinar o valor da velocidade V1? 
	Para determinar a V1 utiliza-se os dados de tempo e deslocamento fornecidos pelo professor para construir um gráfico s x t, em seguida faz-se uma linha de tendência polinomial de segundo grau do gráfico de deslocamento,por fim deriva-se a equação obtida para ter a equação de velocidade.
	A equação obtida foi: -0,00535 + 0,00757t + 0,00238t2, essa equação assemelha-se a do movimento retilíneo uniformemente variado: y= yo + vot +at2/2. Derivando-a teremos: 0,00757 + 0,00476t, esta assemelhando-se a v1= vo + at. 
	Sendo assim, para calcular v1 utilizaremos v1= vo + at, onde vo= 0,00757, a = 0,00467 e t será o t1 apresentado na Tabela 1.
10. Determine o valor de V1 para o seu experimento. 
	v1= 0,00757 m/s + 0,00467 m/s2*20,7s → v1= 0,104 m/s
11. A partir da linha de tendência obtida, você também deve ser capaz de determinar diretamente a altura h percorrida pelo porta-peso em sua queda, considerando que h = s1-s0 . Compare o valor obtido com o registrado anteriormente por você na Tabela 1. 
12. Agora que você dispõe de todos os parâmetros necessários, substitua-os nas Equações 3 e 8 para calcular o momento de inércia sem atrito e com atrito, ISA e ICA, respectivamente.
 
13. Calcule os erros percentuais dos momentos de inércia ISA e ICA em relação ao valor teórico Ig. Dica: use Ig como valor de referência. Apresente os resultados obtidos em P12 e P13 na Tabela 3. 
→ 
	
	Valores (kg.m2)
	Erros percentuais
	ISA 
	11,5.10-3
	38,5%
	ICA 
	10,5.10-3
	26,5%
	Ig (teórico)
	8,30.10-3
	-
 Tabela 3
14. Observando a Equação 9, obtida anteriormente, o que você pode comentar sobre a relação entre os valores de ISA e ICA? Qual a importância do atrito nesse caso? 
É possível observar que, devido a equação 9 ter o denominador maior que 1, o ISA é sempre maior que o ICA. 
O atrito é importante, pois por ser uma força dissipativa, ou seja, que ocasiona perda de energia mecânica em sistemas não conservativos, é o responsável para que o disco pare de girar.
15. Considerando a Tabela 3, você considera que os resultados encontrados são coerentes? Justifique sua resposta. 
	Considero que os não foram tão satisfatórios, uma vez que os erros percentuais para o ISA e ICA em relação ao momento de inércia teórico são altos.