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Experiência Rotacional

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Mensagem por Jonas Paulo Negreiros em 8th Março 2014, 22:57

Estágio Um

Experiência Rotacional Photo20100106163812

A idéia começa com um garoto que gira uma pedra presa a um fio de elástico.

À maneira que aumenta a velocidade de giro, a pedra distancia-se do menino, até o ponto que o elástico se rompe e a pedra escapa pela tangente.

Estágio Dois

O passo seguinte da experiência mental é a proposta de um teste em uma plataforma girante, tal qual a de um carrossel.

Dois garotos giram pedras presas em fios elasticos.

Experiência Rotacional Photo20100106172853

Um garoto gira a pedra no mesmo sentido de giro da plataforma, enquanto o outro gira a pedra em sentido oposto.

Estágio Três

Para simular as situações propostas, realizamos o experimento em escala.

Vista lateral

Experiência Rotacional Photo20100724133527

Vista superior

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A plataforma girante é feita por um motor preso a um torno de mesa (conhecido no Brasil como morsa). No eixo desse motor há uma plataforma circular (um disco fonográfico de vinil). Sobre a plataforma circular há outro motor de menor dimensão  e uma bateria de alimentação para o mesmo, em condição de balanceamento de massas. O motor que gira a plataforma circular é alimentado por um autotransformador de tensão variável (à direita da morsa).

Experiência Rotacional Photo20100724133618

O motor que está sobre a plataforma girante tem um fio elástico preso ao seu eixo. Na ponta do fio há um botão de camisa vermelho.



Estágio Quatro

O primeiro teste dinâmico é o acionamento do motor que está sobre a plataforma circular, ainda parada.

Experiência Rotacional Photo20100724133638

Experiência Rotacional Photo20100724133657

A distância do botão vermelho em relação ao eixo desse motor é proporcional a velocidade de giro do mesmo.


Estágio Cinco

A plataforma rotacional é posta em movimento no mesmo sentido de rotação do motor que gira o botão vermelho

Experiência Rotacional Photo20100724134439

Experiência Rotacional Photo20100724134258

O resultado obtido é uma trajetória que imita uma sequência de "eles" em letras cursivas.
A "base de escrita" desses "eles" é a borda externa da plataforma circular girante.


Estágio Seis

O giro do motor que prende o botão vermelho ao elástico está em sentido oposto à plataforma rotacional.

Experiência Rotacional Photo20100724133713

Experiência Rotacional Photo20100724133731

O resultado obtido é uma trajetória que imita uma sequência de "eles" em letras cursivas.
A "base de escrita" desses "eles" está próxima ao centro da plataforma circular girante.

Nossos comentarios e possíveis explicações virão em futuras postagens.

Perguntas e comentários de todos colegas serão muito bem-vindos.

P.S.:

Essa postagem é um resumo de um trabalho apresentado em meados de 2010, no extinto fórum de física da Universidade Federal Fluminense.
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Experiência Rotacional Empty Re: Experiência Rotacional

Mensagem por Jonas Paulo Negreiros em 22nd Março 2014, 14:57

Experiência Rotacional Photo20100106172853

Esperava, ao realizar esse experimento (em escala, é claro) obter uma interação entre o movimento da pedra e o movimento da plataforma girante.

Imaginava que, na situação em que a pedra que gira no mesmo sentido da plataforma, o fio elástico seria esticado quando a pedra passasse próxima da borda da plataforma girante. O oposto ocorreria quando a pedra passasse próxima do centro da plataforma girante.

Toda essa situação seria revertida quando a pedra girasse em sentido oposto à plataforma girante.


Os traçados do botão colorido (na experiencia em escala), à princípio, pareceram-me muito estranhos.

a) Botão vermelho gira no mesmo sentido da plataforma.

Experiência Rotacional Photo20100724134258

b) Botão vermelho gira em sentido oposto à plataforma.

Observem o rastro do fio elástico branco. Parece o traçado de pétalas de flores.

Experiência Rotacional Photo20100724133731


Acredito que a interação de movimentos pode ser explicada com
um simples desenho:

Experiência Rotacional Photo20100822150217


Na primeira faixa, deslocamos um lápis sobre uma folha de papel,
compondo dois movimentos. O resultado assemelha-se a uma senoide.

Na segunda faixa, impomos um movimento circular anti-horário enquanto
deslocamos o lápis para a direita.

Na terceira faixa, fazemos um movimento circular horário enquanto deslocamos
o lápis para a esquerda.

O segundo e terceiro traçado aparentam-se bastante com os traçados do disco.

Se tivéssemos como realizar a experiência do lápis sobre u disco de papel
girante, poderíamos melhorar a comparação.

De qualquer maneira, não foi possível comprovar a interação de forças entre
o disco e o botão girantes.

Um efeito curioso apareceu durante a confecção do disco.

Utilizei uma pequena tampa circular presa ao eixo da plataforma girante.

Experiência Rotacional Photo20100724133657

Durante o processo de secagem da cola, resolvi girar a plataforma em baixa
velocidade angular. Nota-se o efeito do balde de Newton dentro da tampinha.

A cola, em estado pastoso, ultrapassou os limites da tampinha e seguiu em
sentido radial até seu completo processo de endurecimento.

Experiência Rotacional Photo20100724133606

De acordo com os fundamentos da física, a força centrífuga é uma força fictícia.

Vá convencer a cola sobre isso  Razz  ...
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