Movimento do giroscopio

Física Experimental 2 - Turma B - Grupo 2

Experimento III – Movimento do Giroscópio

Data de realização do experimento: 20 de Abril de 2011 e 27 de Abril de 2011

Objetivos:

Parte Qualitativa:

Analisar os efeitos relacionados ao movimento de rotação do giroscópio e os vetores envolvidos (análise de direção de atuação das grandezas vetoriais envolvidas).

Parte Quantitativa:

Determinar o momento de inércia do giroscópio por meio de dois métodos diferentes: a lei da conservação de energia mecânica e o movimento de precessão.

Introdução Teórica:

Algumas grandezas angulares possuem correspondente lineares, e essas relações serão bastante exploradas durante o experimento. O momento de inércia do movimento de rotação é corresponte à massa da translação, por exemplo. Outros exemplos são: velocidade linear e velocidade angular, aceleração linear e aceleração angular, momento linear e momento angular, Força e Torque.

O giroscópio de três eixos é um aparelho composto por um disco preso a um eixo e livre para girar e eixos móveis de sustentação vertical e horizontal. Esse aparelho possibilita o estudo de grandezas angulares e lineares. A equação fundamental que descreve o comportamento do giroscópio é:

τ = dL/dT = d(Iω)/dt = Ia onde τ e L são, respectivamente, o torque sobre o giroscópio e seu momento angular. O escalar I é seu momento de inércia, o vetor ω é sua velocidade angular e o vetor a é sua aceleração angular. Quando um torque τ é aplicado perpendicularmente ao eixo de rotação, consequentemente perpendicular a L, resulta-se em um movimento perpendicular a ambos τ e L. Este movimento é chamado de precessão. A velocidade angular de precessão Ω é dada por: τ = Ω x L O movimento de precessão acontece pela variação do momento angular gerada por um torque externo. Isso significa que se houver uma força vertical resultante no sistema gerando um torque horizontal resultante, o giroscópio irá realizar um movimento em