Aula 16- instrumentação I-24.2- Período do Pêndulo de Torção-Professor Rafael, nesta sexta, 7

 Veja um panorama geral do conteúdo programático dessa disciplina de instrumentação I.

 Até o momento, incluindo a aula de hoje,  temos visto 8  experimentos com materiais de baixo custo. 

Experimentos Propostos

1) Aceleração experimental no MRUV, usando um trilho de cortina ou um carrinho ou uma linha esticada

2) Lançamento horizontal, usando uma calha de madeira ou de borracha(mangueira)

3) Leis de Newton, usando um carrinho e polia

4) Força de Atrito, dois pedaços de madeira

5) Medir a aceleração da Gravidade usando o pêndulo simples

6) Período do oscilador massa-mola

7) Ondas-Frequência de um vibrador(pode ser um diapasão)

8) Período do Pêndulo de Torção

9) Medir a aceleração da Gravidade usando escoamento de líquido

10) Medir a densidade de um sólido usando o princípio de Arquimedes.

11) Física Térmica. Verificar a lei de Boyle, será na proxima aula.

12) Construir uma máquina térmica.

Nesta Aula 16 da disciplina de Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias I, do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité, vimos um vídeo com os detalhes do experimento para medir a frequência própria de um Diapasão, dentro da programa do período da UFCG-2024.2, ministrada pelo Professor Rafael hoje,  das 10h às 12h, sendo disponibilizada com antecedência no blog ciências e educação. 

Disciplina de Instrumentação I - Projeto  VIII - Projeto Movimento de Rotação-UAFM-CES-UFCG 

Professor: Rafael de Lima Rodrigues                                       PERÍODO 2024.2 

Aluno(a):                                                                                     07-03-2025. 

Boa Sorte! 

Pêndulo de torção

A) Previsão do comportamento do sistema ao oscilar (a massa pendular executa oscilações, em moviemnto Harmônico Simples-MHS angular, com torção do fio).

A1) Investigação sobre a lei do torque τ, restaurador, do fio F sobre a massa pendular M. Faz-se com auxílio do torquíimetro. ( Para pequenas torções, τ é proporcional ao ângulo de torção Θ )

O módulo de torçao do fio é p = Δ | τ | / ΔΘ.

A2) Determinaçâo do momento de inércia da massa pendular M. No caso, M & um cilindro:

 I = 1/2 MR²

A3) Por meio da teoria sobre o movimento do sistema, deduz-se a expressão do período de oscilação: 

T= 2𝛑(I/p)¹/²

A4) Faz-se a previsão do período T , utilizando a expressão anterior e os valores numéricos de I e p encontrados.

B) Mede-se o período T' de oscilação do pêndulo:

T' = Δt /n 

( At é o tempo medido com um  cronômetro; n é o  número de oscilação)

C) Comparam-se T e T'. Etc.

Entrevista do professor Rafael Rodrigues no bom dia Paraíba sobre a OBF.

https://rafaelrag.blogspot.com/2015/04/inscricoes-na-olimpiada-brasileira-de.html?m=1

 Vem aí a OBFEP 2025 para as escolas públicas.

A aula anterior  da disciplina de  Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias I(Instrumentação I) foi sobre  como medir a frequência de um diapasão.

Leia mais

O professor Rafael com o seu diapasão , na sala de aula da disciplina de instrumentação I do curso de Licenciatura em Física.

 

Torque

O torque, 𝛕, é definido pelo produto vetorial do vetor posição com uma  força externa. O vetor posição  tem origem no eixo de rotação e a extremidade no ponto de aplicação de uma força externa. 

𝛕= r x F = - Fx r,

calculado através do determinante da matriz quadrada tendo na primeira linha os vetores unitários, i, j e k. Na segunda linha as componentes do vetor posição, x, y e z. Na terceira linha, as componentes cartesianas do vetor força.

Se os vetores r e F estiverem no plano xy, então o vetor torque estará no eixo z, perpendicular a ambos. 

O vetor posição e suas componentes cartesianas em 3 dimensões, torna-se:

r =(x, y, z)= x i + y j+ z r .

O módulo do torque pode ser escrito como

|𝛕|=|r||F|sen(𝛉), 

com 𝛉 sendo o ângulo entre os vetores r e F.  Ambos vetores são perpendiculares ao torque. 

Se os vetores r e F são paralelos, 𝛉=0, então, sen(0)=0 e o torque será nulo.

Torque em termos do momento de inércia e a aceleração angular:

 𝛕=I⍺.

Regra da mão direita, para a direção do torque.

Momento angular

O momento angular é definido pelo produto vetorial dos vetores posição e momento Linear. O seu módulo é dado por:

|L|=|r||p|sen(𝛉), 

com 𝛉 sendo o ângulo entre os vetores posição r e o momento Linear p.

 O momento angular pode ser escrito em termos do momento de inércia também,   multiplicado pela velocidade angular 𝞈.

L=I 𝞈.

Enquanto a velocidade linear é diferente para diferentes pedaços de um corpo rígido, a velocidade angular é sempre a mesma .

O teorema do torque e o momento Angular mostra que o torque é uma medida da taxa de variação no tempo do momento angular.

 𝛕 =dL/dt.

Neste caso, vemos que a condição necessária e suficiente para o momento Aguiar ser uma constante de movimento é o torque externo ser nulo.

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