Movimentos combinados de translação e rotação

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
BELO HORIZONTE
Relatório Aula Prática
Disciplina: Física Experimental Mecânica Prof.: Hélio Chacham
Curso: Química Turma: PS2
Laboratório de Física Experimental Mecânica
	(Prática: Movimentos combinados de translação e rotação)
Integrantes: Gabriela Soares
 José Amâncio Vieira Neto
 Luiza Laura
1. Introdução
Corpos rígidos podem descrever movimentos complexos de translação ou rotação, sendo a translação o movimento de deslizamento puro na superfície e a rotação o movimento proveniente da ação de um torque exercido no corpo. Em um volante, a força peso atua no centro de gravidade, e a normal no ponto de contato do eixo do volante com a calha. Essas forças operam sobre o eixo de rotação do volante, logo, não produzem torque. 
A força de atrito, por sua vez, atua perpendicular e a distância do eixo de rotação, portanto, produz torque que faz o volante girar. O movimento descrito por um volante depende do atrito com a superfície e da inclinação da calha. O volante pode realizar dois tipos de movimentos distintos: com deslizamento puro, que ocorre quando a força de atrito entre o volante e a calha é desprezível e o torque é nulo, fazendo o volante deslizar sem girar, e o movimento sem deslizamento, que se verifica quando a força de atrito for menor que a força de atrito estático máxima, fazendo com que o volante não deslize pela calha e descreva movimentos de translação e de rotação. 
O relatório em questão apresenta os resultados referentes à prática envolvendo a descrição do movimento de um volante ao se movimentar em uma calha sob duas inclinações diferentes. A prática foi realizada no dia 3 de abril de 2018 no Laboratório de Física Mecânica do Instituto de Ciências Exatas da UFMG, em Belo Horizonte, sob a orientação do docente Hélio Chacham.
2. Objetivos
A prática compreende o movimento de um volante sob uma calha como mostrado na Figura 1, e tem como objetivo determinar a variação da velocidade e da aceleração do volante ao se variar a altura da calha e, consequentemente, o ângulo formado entre a calha e a mesa.
3. Métodos
Para a realização da prática foram utilizados os seguintes equipamentos:
· 1 Calha de 1,5 m;
· 1 Volante de raio igual a 2 cm;
· 1 Cronômetro; 
· 1 Régua de 1 m; 
· 1 Transferidor;
· 1 Paquímetro;
Inicialmente, a calha foi posicionada com o auxílio da régua e do transferidor, formando um ângulo de 4° com a mesa. Posteriormente, o volante foi abandonado da parte superior da calha, por onde descreveu um movimento de rotação. Essa prática foi realizada 3 vezes, a fim de medir o tempo médio do deslocamento e, assim, calcular a velocidade e a aceleração do volante durante o movimento. 
Os mesmos procedimentos foram executados para a calha e a mesa formando um ângulo de 30°, sendo também calculados velocidade e aceleração.
4. Resultados
Após o cálculo dos tempos médios para cada ângulo, foram encontrados os seguintes valores experimentais, através de cálculos com as fórmulas e :
	Ângulo (°)
	4
	30
	Tempo médio (s)
	9,38
	0,91
	Velocidade (m/s)
	0,28
	3,29
	Aceleração (m/s2 )
	0,03
	3,62
Em seguida, foram feitos os cálculos para os valores teóricos de velocidade e aceleração, considerando o movimento como de Deslizamento Puro e utilizando as fórmulas e :
	Ângulo (°)
	4
	30
	Tempo médio (s)
	9,38
	0,91
	Velocidade (m/s)
	1,53
	3,96
	Aceleração (m/s2 )
	0,68
	4,89
Em seguida, foram feitos os cálculos para os valores teóricos de velocidade e aceleração , considerando o movimento como de rolamento puro e r << R, tal que Icm = ½ mR^2, e a = gh/ d / (1 + R^2) / 2r^2 e v^2 = 2ad.
	Ângulo (°)
	4
	30
	Tempo médio (s)
	9,38
	0,91
	Velocidade (m/s)
	0,218
	0,567
	Aceleração (m/s2 )
	0,0159
	0,107
5. Conclusão
É possível concluir pelos dados obtidos com a prática que o tipo de movimento realizado pelo volante depende diretamente do grau de inclinação da calha, mesmo se preservando as demais condições para a realização do experimento.
 Analisando comparativamente os valores experimentais e teóricos obtidos, percebe-se que para a menor inclinação (4°) o movimento é de rolamento puro, e para a maior inclinação (30°), de deslizamento puro.
6.Questões 
Mostre que a aceleração é paralela ao plano inclinado.
A aceleração é paralela ao plano pois sei vetor terá o mesmo sentido é direção do vetor velocidade que, por sua vez, é resultante da decomposição do vetor peso em Px. 
Se não houver deslizamento a energia do volante é conservada – por que? 
A energia mecânica é conservada pois a força de atrito é estática em cada ponto que o volante toca o eixo, sem agir como força dissipativa. Assim sendo, o decréscimo da energia potencial do sistema reflete-se no aumento da energia cinética, e a aceleração é constante.