Estudo dirigido

Movimento do Giroscópio

Física 2 Experimental - Página

1

MOVIMENTO DO GIROSCÓPIO
(J.M.R.Cruz/2009_2) Objetivo:
O objetivo didático deste experimento é proporcionar ao aluno um contato com um giroscópio que permita uma apreciação dos efeitos relacionados ao momento angular no movimento de rotação e uma visualização das direções de atuação das várias grandezas vetoriais envolvidas. Para tanto o experimento será dividido em duas partes, uma qualitativa e outra quantitativa. O objetivo específico da parte quantitativa do experimento é a determinação do momento de inércia do giroscópio usando dois métodos: a lei da conservação da energia mecânica e o movimento de precessão.

Fundamentação teórica:
A maioria das grandezas usadas para descrever a cinemática e a dinâmica dos movimentos de translação tem um equivalente para o movimento de rotação. As equivalências que nos interessam aqui estão expressas na tabela abaixo:

Translação Descrição
Massa Velocidade Linear Aceleração linear (a) Momento Linear

Rotação Expressão m v  a   =m p v Descrição
Momento de Inércia Velocidade angular Aceleração angular Momento angular

Força

p  = d  =m  F a dt
1 Ec = mv 2 2

Torque

Energia cinética

Energia cinética

Expressão I ω    Partícula:  =× L r p  Corpo: L=I ω   dL Part.: = τ =× F r  dt d L Corpo: = τ =I   dt 1 Ec = Iω 2 2

As direções e os sentidos dos vetores associados aos movimentos de rotação não são tão facilmente visualizados como no caso dos movimentos de translação, pois, sendo derivados de produtos vetoriais, é necessário aplicar a regra da mão direita para determinar os seus sentidos e direções. Considere o giroscópio descrito na figura 1. Ele pode girar quase livremente em torno de três eixos de rotação: o eixo vertical, o eixo horizontal e o eixo de rotação do disco. Em equilíbrio, a resultante das forças e a resultante dos torques atuantes sobre o giroscópio devem ser nulas. Assim, na ausência de forças