Rélatório - Força Centrípeda

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1 
 
Levi Silva de Oliveira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Física experimental I 
 
 
 
 
 
 
 
 
Brasil 
2021 
 2 
 
Levi Silva de Oliveira 
 
 
 
 
 
 
 
Física experimental I 
 
 
 
Universidade internacional da lusofonia Afro-Brasileira 
Instituto de Ciências exatas e da natureza (ICEM) 
Curso de Licenciatura em Física 
 
 
 
 
Brasil 
2021 
 3 
 
Sumário 
I 
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................5 
1.1 Objetivos .............................................................................................................5 
1.2 Exemplo de objetos usados no experimento.....................................................5 
1.3 Equação da força centripeda..............................................................................6 
2 METODOLOGIA..................................................................................................7 
1.1 Materiais .............................................................................................................7 
1.2 Exemplo de Figúras.............................................................................................8 
3 RESULTADOS.......................................................................................................9 
3.1 Análise do gráfico .............................................................................................14 
4 CONCLUSÃO .....................................................................................................15 
REFERÊNCIAS......................................................................................................16 
 4 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório
 
 5 
 
1 Introdução 
Na mecânica clássica, quando um corpo está em movimento circular, existe uma força 
atuante sobre ele na direção radial. Ela é denominada força centrípeta Fc. Essa força pode ter 
várias origens, como uma força normal ou tensão de um fio preso ao corpo. Quando uma 
partícula se move ao longo de uma trajetória curva, a direção de sua velocidade varia. Isso 
significa que a partícula deve possuir um componente da aceleração perpendicular à trajetória, 
mesmo quando a velocidade escalar for constante. À medida que a direção da velocidade varia, 
a direção da aceleração também varia. Essa aceleração variante com o movimento da partícula 
é chamada aceleração centrípeta. 
 
1.1 Objetivos: 
• Descrever a relação entre período e frequência no MCU; 
• Calcular a velocidade angular de um MCU; 
• Verificar a relação força centrípeta e velocidade angular; 
• Compreender a dependência da força centrípeta e o raio; 
• Compreender a dependência da força centrípeta e a massa. 
 
1.2 Exemplos de objetos usados no experimento: 
 
 
Figura 1: Montagem do aparelho rotacional (Lab. Física/Unilab) 
 
 
 6 
 
1.3 Equação da força centrípeta: 
 
De acordo com a segunda lei de Newton, 
Σ F = m . a (1) 
Então: 
 Fcp = m . acp (2) 
Dessa forma a equação para achar a força centrípeta é: 
 Fcp = m . v^2/r (3) 
Na qual para acharmos a velocidade, usa-se: 
 V = 2 π r / t (4) 
Logo: 
 Fc = mRω^2 (5) 
Onde “ω” é a velocidade angular. 
 
 
 7 
 
2 Metodologia 
 
2.1 Matérias: 
• Aparelho para dinâmica das rotações; 
• Corpo de prova pendular de 50g; 
• Dinamômetro (0-2N); 
• Haste ativadora; 
• Haste de 125mm para o sensor; 
• Sensor fotoelétrico; 
• Multicronômetro; 
• Pilar Móvel Transparente; 
• Nível circular de bolha. 
 
Primeiramente foi feito a montagem do experimental seguindo os seguintes passos, foi 
construído o conjunto usando o nível bolha sobre a plataforma, logo após Posicionou-se o 
dinamômetro na torre central, em seguida fixou-se o pilar móvel transparente na plataforma 
(posição 80 mm). Utilizando a balança para pesar a massa do corpo de prova, pegamos o corpo 
de prova pendular e colocamos no pilar móvel, e assim foi passado o fio por cima do pilar 
móvel, de forma que ele se alinhe com a marcação gravada no pilar e a abertura da cabeça do 
parafuso. Assim prendendo o corpo de prova ao dinamômetro (extremidade do fio com anel) e 
certificando-se de que o fio que liga o corpo de prova ao dinamômetro se encontra perpendicular 
ao passar pela roldana, e caso não esteja, era feito o ajuste no fio preso ao pilar móvel. Com 
isso era ligado o aparelho e ajustado a velocidade de rotação até o fio do pêndulo alinhar sua 
posição com a gravação da linha vertical do pilar móvel. Ao encontrar esse alinhamento, 
aguardávamos alguns instantes para que o conjunto estabilizasse sua rotação. 
 
 
 8 
 
2.2 Exemplos de figura: 
 
 
Figura 2: Preparação do conjunto para Força centrípeta. (UNILAB) 
 
 
Figura 3: Conjunto pronto para iniciar a rotação. (UNILAB) 
 
 
 9 
 
3 Resultados 
 
Equações usadas: 
f = 1/T 
ω = 2𝜋f 
F=mRw^2 
 
Tabela 1: 
 
Tabela 1: Força centrípeta de 0,2N e raio de 80 mm 
Tabela 1.2: 
Período (s) Frequência calculada (Hz) Frequência medida (Hz) 
T1 =0,868 1,152 1,152 
T2 =0,868 1,152 1,152 
T3 =0,866 1,154 1,154 
T4 =0,868 1,152 1,152 
 
Tabela 1.2: Força centrípeta de 0,2N e raio de 80 mm. 
Fc (N) f (Hz) ωm (rad/s) ωm2 (rad/s)2 
0,2 1,152 7,238 52,388 
0,2 1,152 7,238 52,388 
0,2 1,154 7,250 52,562 
0,2 1,153 7,244 52,475 
0,2 1,157 7,269 52,838 
0,2 1,154 7,250 52,562 
0,2 1,154 7,250 52,562 
0,2 1,155 7,257 52,664 
0,2 1,150 7,225 52,200 
 fmédio=1,153 7,246 52,504 
 
 10 
 
Tabela 2: 
Fc (N) f (Hz) ωm (rad/s) ωm2 (rad/s)2 
0,3 1,366 8,582 73,650 
0,3 1,368 8,595 73,874 
0,3 1,367 8,589 73,770 
0,3 1,368 8,595 73,874 
0,3 1,365 8,576 73,547 
0,3 1,365 8,576 73,547 
0,3 1,367 8,589 73,770 
0,3 1,365 8,576 73,547 
0,3 1,365 8,576 73,547 
0,3 1,367 8,589 73,770 
3 fmédia=1,366 8,584 73,685 
 
Tabela 2: Força centrípeta de 0,3 N e raio de 80 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11 
 
Tabela 3: 
Fc (N) f (Hz) ωm (rad/s) ωm2 (rad/s)2 
0,4 1,562 9,814 96,314 
0,4 1,563 9,820 96,432 
0,4 1,565 9,833 96,687 
0,4 1,566 9,839 96,805 
0,4 1,566 9,839 96,805 
0,4 1,567 9,845 96,924 
0,4 1,566 9,839 96,805 
0,4 1,565 9,833 96,687 
0,4 1,567 9,845 96,924 
0,4 1,565 9,833 96,687 
4 fmédia=1,565 9,839 96,805 
 
Tabela 3: Força centrípeta de 0,4 N e raio de 80 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12 
 
Tabela 4: 
Fc (N) f (Hz) ωm (rad/s) ωm2 (rad/s)2 
0,5 1,816 11,410 130,188 
0,5 1,816 11,410 130,188 
0,5 1,818 11,422 130,462 
0,5 1,817 11,416 130,325 
0,5 1,816 11,410 130,188 
0,5 1,816 11,410 130,188 
0,5 1,814 11,397 129,891 
0,5 1,815 11,403 130,028 
0,5 1,817 11,416 130,325 
0,5 1,816 11,410 130,188 
5 fmédio = 1,816 11,410 130,197 
 
Tabela 4: Força centrípeta de 0,5 N e raio de 80 mm. 
Tabela 5: 
FC (N) ωm (rad/s) ωm2 (rad/s)2 
0,2 7,246 52,504 
0,3 8,584 73,685 
0,4 9,839 96,805 
0,5 11,410 130,197 
 
Tabela 5: Relação entre força centrípeta e velocidade angular. 
 
 
 
 
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Gráfico da tabela 5: 
 
1. Gráfico Fc em função de ω. 
 
 
2. Gráfico Fc em função de ω2. 
 
 
 
 
7,246; 0,2
8,584; 0,3
9,839; 0,4
11,41; 0,5
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 2 4 6 8 10 12
va
lo
re
s 
d
e 
F c
 
em
 N
valores de ω em rad/s
Gráfico Fc x ω
52,504; 0,2
73,685; 0,3
96,805; 0,4
130,197; 0,5
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 20 40 60 80 100 120 140
va
lo
re
s 
d
e 
F c
 
em
 N
valores de ω2 em (rad/s)2
Gráfico Fc x ω
2
 
 14 
 
3.1 Análise do gráfico: 
Observando os dois gráficos, pode se perceber, que, conforme “ω” aumenta, maior é 
elevação da reta, e com a variação de ômega, a força aumenta, analisando a diferença do 
primeiro gráfico parao segundo, podemos ver uma maior distinção do segundo em relação ao 
primeiro, indicando, que quanto maior a velocidade angular, maior a frequência, ou seja, menor 
o tempo que leva para que o sistema der uma volta completa. 
 
Questionário 
1. O que você espera que aconteça na rotação do sistema se colocarmos uma massa maior 
no corpo de prova, aplicando Fc = 0.2 N e raio igual a 80 mm? 
 
O sistema iria criar uma menor aceleração, pois iria ficar, F/M=a, como 
a massa é maior que a anterior, o corpo iria desacelerar. 
 
2. Faça uma previsão do novo valor da velocidade angular se aumentássemos 23 g ao corpo 
de prova. 
 
F=mRw^2=> 0,2=0,073×0,08×w^2 
.•. w= √(34.2465753425)= 5.8520573598. 
 
3. Então, em um corpo em movimento circular, podemos dizer que à medida que ele se 
aproxima do eixo de rotação ele gira mais depressa? 
 
Sim, pois o raio é menor, podemos pegar como exemplo uma bailarina, 
quando ela fica de ponta de pé e com seus braços mais perto ao seu corpo, o seu 
giro fica mais acelerado, já quando abre os braços, seu corpo desacelera, pois a 
aceleração centrípeta, é inversamente proporcional ao raio, quanto menor o raio 
maior a aceleração. 
 
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4 Conclusão 
 
Tomemos os resultados obtidos como referencia. Assim sendo, temos que a força 
(medida pelo dinamômetro da plataforma rotatória) aumenta quando temos um acréscimo na 
velocidade de rotação do equipamento, com isso a frequência é maior. Portanto, assim, 
compreendendo a correta forma de fazer o experimento com os matérias dados, conseguimos 
chegar aos nossos objetivos sem erros. 
 
 
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Referências 
JUNIOR, L. M. A. Prática 5 – Força Centrípeta. Acarape, 2021. Disponível em: 
<https://www.youtube.com/watch?v=4Di0gRRC9AY&list=WL&index=26&t=97s&ab_channel=
LuizMartinsdeAraujoJunior>. Acesso em: 04 de Abril de 2021. 
 
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