menu_topo

Fale com o professor Lista geral do site Página inicial Envie a um amigo Autor

"Saindo" pela tangente!
(O retorno ao Banco de rotações)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Apresentação
Já nos utilizamos do Banco de Rotações em mais de uma dezena de experimentos em nossa Sala de Dinâmica. Seus recursos são inesgotáveis dada à praticidade de acomodá-lo tanto na horizontal, mediante simples ajustes nos pés de apoio.

Dessa feita vamos utilizá-lo para mostrar que a tendência de um corpo em movimento circular não é sair da direção radial e sim na direção tangencial. O interessante nesse experimento é que o corpo (uma bolinha, no caso) não vai sair em nenhuma das direções citadas --- e isso justificará a tendência em sair pela tangente!

Material

      Banco de rotações (montado na horizontal),
       forma de pizza (redonda) de alumínio ou papelão,
       bolinha de gude (de rolamento ou de mouse)

Montagem
Faça um corte na lateral da 'forma de pizza' de alumínio, redonda, (facilmente obtida em lojas de R$ 1,99), na largura da bolinha a ser utilizada no experimento. Use serra para metal, tesoura para latas e lima para limpar as bordas ásperas.
Faça um furo central nessa forma e fixe sobre o suporte da polia menor do Banco de rotações, como se ilustra:

Ao girar a manivela, a forma é posta em rotação e a bolinha passa a acompanhar a forma sujeita a duas forças: seu peso e a força centrípeta imposta pela borda da forma. O atrito de rolamento pode ser negligenciado nessa experimentação. A bolinha mantém seu movimento circular razoavelmente uniforme (depende do operador da manivela) graças à força centrípeta que a borda lhe proporciona para alterar constantemente a direção da velocidade tangencial. Se o operador para de acionar a manivela, ou simplesmente reduz sua freqüência de giro, a bola continuará a girar mantendo-se encostada na borda. Então, segundo a opinião de alguns, a bolinha ao passar pelo buraco, deveria sair da forma em direção radial (como se estivesse sendo atirada para fora). Mas, isso não acontece! A bolinha passa pela abertura, não abandona a forma de pizza e continua a girar dentro dela, mantendo-se encostada na borda. Não sai nem radialmente, nem tangencialmente para fora da forma de pizza!

Conclusão
O que aconteceu ao chegar ao buraco na lateral da borda?
A bolinha simplesmente deixa de receber a ação da força centrípeta (empurrão que a borda lhe dá 'para dentro da curva') e tende a sair pela tangente. Todavia, entre o ponto em que a bolinha perde o contato com a borda (ponto na periferia da bolinha) e o ponto de contato da bolinha com a base da forma há uma distância radial de 'um raio'.

Para sair pela tangente, esse ponto de contato do apoio da bolinha com a forma se desloca ligeiramente 'para fora', uma pequena fração do raio; de modo que a quina da corte 'do outro lado' atinge a bolinha bem antes que qualquer fração significativa da esfera consiga 'por a cara pra fora'. A bolinha recupera a força centrípeta imposta pela borda e continua seu giro dentro da forma.
Como o buraco na lateral da borda foi praticado na largura da bolinha, ela só poderia realmente sair se sua tendência de movimento fosse 'radial'; isso não ocorre. O buraco pode até ser um 'tiquinho' maior que o diâmetro da bolinha. Experimente também com bolinha menores que o buraco; num dado diâmetro e numa dada rotação a bolinha baterá frontalmente com a quina oposta e será lançada para o interior da forma; com bolinhas bem pequenas poderá ocorrer a saída para o exterior da forma.

Assim, em nosso experimento, a bolinha não saiu radialmente para fora e nem tangencialmente para fora --- e, com isso, concluímos que a 'tendência' é seguir em linha reta como bem comanda o Princípio da Inércia.

 


Copyright © Luiz Ferraz Netto - 2000-2011 ® - Web Máster: Todos os Direitos Reservados

Nova pagina 1