UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFALINSTITUTO DE CIÊNCIAS ATMOSFERICAS - ICAT

FORÇA CENTRÍPETA

Thiago Leite

MACEIÓ2009

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFALINSTITUTO DE CIÊNCIAS ATMOSFERICAS - ICAT

FORÇA CENTRÍPETA

MACEIÓ2009

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Relatório referente ao experimento de força centrípeta, realizado no laboratório de física, sob a orientação do professor Pedro Valentim, como requisito para avaliação da disciplina laboratório de física.

SUMÁRIO

OBJETIVO......................................................................................................................Pág. 3

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..................................................................................Pág. 4

MATERIAL UTILIZADO..............................................................................................Pág. 5

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL..........................................................................Pág. 6

RESULTADOS...............................................................................................................Pág. 8

CONCLUSÕES...............................................................................................................Pág. 9

BIBLIOGRAFIA...........................................................................................................Pág. 10

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OBJETIVO

Determinar a força centrípeta, a partir dos dados obtidos no experimento.

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FUNDAMENTAÇAO TEÓRICA

Força centrípeta é a força resultante que puxa o corpo para o centro da trajetória em um movimento curvilíneo ou circular.

Objetos que se deslocam em movimento retilíneo uniforme possuem velocidade modular constante. Entretanto, um objeto que se desloca em arco, com o valor da velocidade constante, possui uma variação na direção do movimento; como a velocidade é um vetor de módulo, direção e sentido, uma alteração na direção implica uma mudança no vetor velocidade. A razão dessa mudança na velocidade é a aceleração centrípeta.

Como força é dada pela fórmula:

(1)

e a aceleração, neste caso particular, corresponde à aceleração centrípeta dada pela fórmula:

(2)

temos a força centrípeta que pode ser calculada como:

(3)

Onde

é a massa (em quilogramas no SI), é a velocidade do corpo (em metros por segundo no SI) é o raio da trajetória percorrida pelo corpo (em metros no SI).

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MATERIAL UTILIZADO

Tripé tipo A;

Dinamômetro de 2 N e precisão 0,02 N;

Dinamômetro de 1 N e precisão de 0,01 N;

Barbante;

Motor 12 V com redutor de velocidade e cabo de ligação;

Plataforma giratória 50 cm;

Torre para fixar dinamômetro;

Torre para pendurar corpo de prova;

Corpo de prova de 100 g e 3 ganchos;

2 corpos de prova de 100 g tipo contra-peso;

2 corpos de prova 50 g;

Pino marcador de período;

Cronômetro manual com precisão de 0,01 s;

Roldana raiada com 2 micro rolamentos;

Fonte de alimentação variável 0 a 12 V- 1,5 A;

Trena;

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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Montar o equipamento conforme a figura 1 abaixo:

Figura 1

2. Ligar a fonte variável em uma tomada de tensão;3. Ligar o cabo do motor aos bornes da fonte de tensão variável;4. Regular a posição do corpo de prova de 100 g pendurado no barbante para que o

barbante fique na vertical. Com esse procedimento o dinamômetro vai indicar um valor. Ajustar o dinamômetro para a força centrípeta que queremos;

Figura 2

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5. Escolher um valor para força centrípeta igual a 0,5 N;6. Regular a posição do corpo de prova para que o barbante fique na vertical e o

dinamômetro indicando 0,5 N. (Movimentar o dinamômetro para cima o para baixo para ajustar a força desejável);

7. Fixar no outro lado da plataforma uma massa de 100 g para estabelecer um equilíbrio;

8. Ligar a fonte de tensão e cuidar para que tenha inicialmente uma tensão igual à zero;

9. Aumentar gradativamente a tensão e observar o movimento de rotação;10. Regular a tensão aplicada ao motor até que a força indicada no dinamômetro seja

0,5 N. Nesta situação o barbante do corpo de prova deve ficar na vertical. Deixar o sistema girar por um certo tempo até que o sistema se estabilize;

11. Com o cronômetro manual medir o tempo de 10 rotações e encontrar o período do movimento circular;

12. Com uma trena medir o raio da trajetória (distância entre o dinamômetro e o centro do corpo de prova);

13. Encontrar o valor da força centrípeta;14. Comparar o valor calculado (força centrípeta) com o valor medido no dinamômetro;15. Variar a posição do dinamômetro e repetir os procedimentos a cima para encontrar

outros valores da força centrípeta;16. Após calcular a força centrípeta com as 4 forças, dobrar a massa pendurada

acrescentando duas massas de 50 g uma da cada lado;17. Colocar o sistema lentamente em movimento de rotação até que a força centrípeta

fique igual a 0,6 N novamente. Medir o tempo de 10 rotações e encontrar o período;

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RESULTADOS

Para calcularmos a força centrípeta precisamos saber que a massa é 100 g, o período é de 10 oscilações e o raio de 18,5 cm. As fórmulas usadas foram:

ω=2π/T (4)

FC = m.R.ω2 (5)

N F (N) dinamômetro

10 oscilações

T(s) m (kg) R (m) Fc (N) calculado

1 0,3 15,5 1,55 0,100 0,185 0,3042 0,4 13,6 1,36 0,100 0,185 0,3953 0,5 12,0 1,20 0,100 0,185 0,5074 0,6 11,0 1,10 0,100 0,185 0,604

Tabela 1

Considerando uma tolerância de erro de 5%, podemos afirmar que a força centrípeta medida é igual à força centrípeta calculada.

Na tabela acima, trabalhamos com uma massa de 100 g e encontramos uma força centrípeta de 0,6 N (N4).

Verificamos que com o aumento da massa ocorreu um aumento no período de rotação e a força centrípeta medida permaneceu igual à força centrípeta calculada.

CONCLUSÕES

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A partir do experimento realizado, foram encontrados os resultados esperados, a força centrípeta permaneceu a mesma independente da alteração da massa, o que não ocorreu com período, que teve um aumento significativo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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[1] Manual de instruções e Guia de Experimentos “Força Centrípeta”, Curitiba – PR, AZEHEB;

[2] KELLER, F. J.; GETTYS W. E.; SKOVE, M. J.; “Física”; 1º Edição; São Paulo; Makron Books; 2004;

[3] http://www.azeheb.com.br/produtos_interna.php?idproduto=407

[4] http://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_centr%C3%ADpeta

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