UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSOINSTITUTO DE FSICALABORATRIO DE FSICACURSO: LICENCIATURA PLENA EM MATEMTICA

DISCO DE MAXWELL

AUTORES: LARISE GOMES TRAJANO, LILIANE SANTI DOS SANTOS, LUIS HENRIQUE CABRAL GENEROSO, NADYNE PAULINO BATISTA BANDEIRA

CUIAB, NOVEMBRO DE 2014

3- Procedimento Experimental3.1- Materiais Utilizados

Utilizamos para o experimento o Disco de Maxwell, 2 fios sustentando o disco, 1 rgua com cursor, como descrito acima, alm de 2 trips, 2 muflas, 1 balana e 2 hastes grandes.

Utilizamos para a medio do raio do eixo o paqumetro.

O cronmetro foi usado para medirmos o tempo de queda do disco.

3-2 Mtodo Experimental

Para iniciarmos nosso experimento com o Disco de Maxwell, primeiramente montamos o sistema como ilustrado no roteiro. Em seguida, medimos a altura da queda do disco e enrolamos o disco no fio de forma que ele ficasse no alto. O soltamos e medimos o tempo necessrio para cair atingindo a altura marcada. Depois, enrolamos novamente o objeto e o soltamos, como feito anteriormente. Ao final de cinco anotaes do tempo da queda do disco, fizemos uma mdia desses valores. O prximo passo, utilizando o paqumetro, foi medir o raio do eixo e com a balana a massa do sistema. Com os dados at ento coletados, fizemos outros clculos e os resultados mostraremos mais adiante neste trabalho.

4- Resultados Experimentais

No roteiro entregue pelo professor h diversas questes sobre o experimento em questo. Abaixo mostraremos as perguntas e os clculos feitos para a obteno dos resultados.1) Medir a altura de queda, o tempo de queda e o deslocamento angular durante a quedaResp.: Altura de queda (h) = 0,53 cmTempo de Queda

TiSegundos

T14,34

T24,34

T34,25

T44,28

T54,58

Tm4,358

Pela tabela ao lado, vemos que o Tm, Tempo Mdio de queda 4,358 s.

Utilizando a frmula para o deslocamento angular, temos:

com S sendo deslocamento linear, R raio do crculo e deslocamento angular Assim,

2) Medir o raio do eixo e a massa do sistemaResp .: Raio do eixo: 0,00408mRaio do disco: 0,051mMassa do sistema: 0,406kg3) Determinar a energia potencial gravitacionalResp.: A energia potencial gravitacional pode ser calculada pela frmula

onde m massa, g gravidade e h altura.Assim,

4) Determinar o momento de inrcia do sistemaTemos que nesse experimento, o momento de inrcia

onde I momento de inrcia, m massa e R raio do disco.Ento, temos: 5) Calcular a energia cintica do sistemaResp.: A energia cintica pode ser calculada atravs da equao

sendo K energia cintica, I momento de inrcia e velocidade angular.Temos, ento: (*)Para encontrar o valor de podemos usar a frmula da conservao de energia, como feito abaixo:

com v velocidade linear (as outras variveis j foram explicitadas anteriomente).Aplicando os dados j obtidos, temos: (**)Temos que a velocidade linear (v) igual ) , ento

Voltando equao (**), substituindo v2, temos:

Agora que encontramos a velocidade angular (), podemos voltar equao (*). Assim:

6) Determinar a velocidade angular do sistemaResp.: Na questo 5 entramos a velocidade angular = 1,22461 rad/s7) Determinar as tenses nos fios.Resp.: As tenses nos fios podem ser calculadas atravs da frmula

onde T tenso, acelerao angular e r raio do eixo.Temos, ento:

Para encontrarmos o valor da acelerao angular (), podemos partir da relao

Voltando equao da tenso, obtemos:

8) Determinar a acelerao angular do sistemaResp.: Fazendo os clculos da questo anterior, encontramos o valor da acelerao angular: = 0,28151 rad/s29) Calcular o torque aplicadoPara encontrarmos o valor do torque aplicado, podemos usar a equao

onde o torque.Assim, temos:

10) Qual o momento angular do sistema?Resp.: O momento angular do sistema

Assim:

11) Qual o trabalho realizado?Resp.: O trabalho pode ser obtido pela equao

onde W trabalho, torque e deslocamento angular.Ento:

12) Qual a potncia fornecida durante a queda?Resp.: A potncia dada pela frmula

onde Pot potncia.Ento, temos:

5- Concluso

Diante dos dados obtidos, clculos feitos e anlises dos resultados, percebemos que houve certa divergncia entre os resultados obtidos experimentalmente e os da teoria, provavelmente como consequncia de equvocos nas medies, tanto no tempo de queda, quanto nas medidas dos raios. Entretanto, ao realizarmos a experincia do Disco de Maxwell, observamos que h conversao da energia, pois ela se transforma de potencial gravitacional para cintica de translao e rotao e vice-versa. Quando o disco sobe sua energia potencial aumenta e quando desce a energia est se tornando cintica.

6- Referncias

1. http://200.17.141.35/egsantana/solido/yoyo/yoyo.htm

2. http://educar.sc.usp.br/fisica/energiateo.html

3. http://pt.wikipedia.org/wiki/Torque

4. http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/SI.htm

5. http://www.fis.unb.br/gefis/index.php?option=com_content&view=article&id=150&Itemid=266&lang=pt

6. http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/vol17a14.pdf

7. https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/3779572266356/MO-ConsEner_v3.pdf