MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME

Objetivo:
Avaliar qualitativamente a relação entre a velocidade de um corpo que gira em movimento circular uniforme com a força centrípeta e o raio da circunferência descrita pelo corpo.

Materiais sugeridos:

 

-          Uma borracha escolar pequena;

-          1 lata de massa de tomate vazia;

-          1 tubo fino de plástico rígido sem rebarbas (pode ser um pedaço de tubo de PVC, ou alguma conexão reta de tubo de PVC: redução ou luva, mas com bordas lisas; pode ainda ser uma pipeta, daquelas usadas em nos laboratórios de química);

-          1,5 m de fio de nylon;

-          25 cm de arame fino;

-          1 prego;

-          1 martelo;

-          várias moedas;

Construção:

Faça dois furos diametralmente opostos na extremidade de cima da lata, e passe por eles as extremidades do arame, dobrando as pontas, de forma que se tenha um baldinho com alça.

Faça um furo no meio da borracha escolar e passe o fio de nylon, amarrando-o à borracha (pode-se usar uma agulha para passar o fio, mas fure com cuidado para não se machucar).A outra ponta do fio de nylon deve passar por dentro do tubo e ser amarrada à alça do baldinho. Mas atenção: é importante que o perímetros da circunferência da extremidade do tubo que está do lado da borracha seja bem lisa, sem rebarbas, a fim de reduzir o atrito com o fio.

Procedimento:

Coloque algumas moedas dentro da latinha (podem ser outros objetos), de tal forma que o conjunto lata-moedas fique mais pesado do que a borracha.

Com uma das mãos segure o tubo na vertical, e com a outra segure a latinha de forma que fique abaixo do tubo. Solte a lata. A borracha será puxada pela lata. A reposta parece óbvia: um corpo mais pesado puxa o mais leve.

No entanto, deixe agora a lata apoiada no chão e, com uma das mãos, segure o tubo na vertical aproximadamente a 1m a 1,2 m acima da lata. Movimente o tubo de forma que a borracha descreva um movimento circular na horizontal, e vá aumentando a velocidade de giro, até a lata começar a subir. Faça a velocidade de giro ser tal que o lata mantenha-se em repouso a uma certa altura do chão. Agora podemos verificar que a borracha ao girar, embora mais leve, tende a sair pela tangente, mas por estar presa ao fio, traciona-o, equilibrando o peso do conjunto lata-moedas. A tração do fio pode ser interpretada como sendo a força centrípeta (a rigor há uma pequena diferença, uma vez que o peso da borracha faz com o trecho do fio que gira, fique um pouco inclinado, mas como a borracha é leve, qualitativamente podemos desprezar este efeito).

Tente agora fazer a borracha girar, mas com um raio de circunferência menor. A velocidade de giro aumenta ou diminui? E se o raio aumentar?

O que acontece com a trajetória da borracha, e com o conjunto lata-moeda se a velocidade da borracha for gradativamente diminuindo? E se for gradativamente aumentando?

Procure aumentar colocar mais moedas dentro da lata e refaça as investigações acima.
É claro que as respostas podem ser dadas de forma interpretativa e lógica, no entanto, a grande vantagem de um experimentação é praticar a observação, facilitando e solidificando a compreensão dos fenômenos físicos.

Procure relacionar esta experiência com o movimento de planetas e de satélites.

Observação: é inevitável que o atrito desgaste o fio provocando o seu rompimento. Por isso tome cuidado ao fazer esta experiência, escolhendo lugares em que no caso do rompimento do fio, a borracha não atinja objetos frágeis, ou mesmo pessoas. Por isso não troque a borracha por outro objeto que pela sua dureza ou formato possa machucar alguém, até mesmo você que executa o movimento circular, o qual deverá ocorrer, se possível, acima da sua cabeça.