ESFERA EM UM PLANO INCLINADO

EFEITO DA ENERGIA CINÉTICA DE ROTAÇÃO

Resumo

Apresenta-se um trabalho que procura descrever um experimento construído para estudo do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) com ênfase no momento de inércia de uma esfera. O experimento trata-se de um plano inclinado com uma guia (calha) para rolamento de uma esfera. Utilizam-se materiais, para a construção mecânica, com custo reduzido, obtidos de sucatas. O objetivo é obter a aceleração da esfera que ao descer este plano, o faz com rolamento puro. Procurou-se ressaltar que a dinâmica de rotação tem importância fundamental para discutir os resultados obtidos. Na construção deste experimento, os alunos envolvidos puderam desenvolver competências dos seus respectivos cursos de tecnologia: em Fabricação Mecânica com o desenho do projeto e construção da estrutura física, e em Automação Industrial com a elaboração de programa para a leitura de sensores, que registram o tempo de passagem da esfera, e a montagem do circuito eletrônico. A aceleração da esfera obtida experimentalmente, é comparada com a aceleração teórica. Por meio de um gráfico da distância percorrida versus tempo, a aceleração da esfera é obtida a partir de um ajuste linear de ordem 2 do programa EXCEL. O rolamento puro, isto é, sem deslizamento, diminui a energia cinética de translação da esfera. Observa-se que o momento de inércia tem um papel fundamental para o valor da aceleração da esfera ao percorrer este plano inclinado. A aceleração da esfera obtida experimentalmente, é de 0,263 m/s². Sem considerar o efeito da calha, corresponde a um erro de 13,7% em relação ao valor teórico. Com o refinamento, que leva em consideração o raio de rolamento, que é consequência da calha, o valor obtido corresponde a um erro relativo de 8,2%. Por outro lado, se o momento de inércia não é considerado, o resultado obtido corresponde a um erro relativo de 38,4%.