3B Scientific Gyroscope - Manual (Page 17)

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movimento de rotação manualmente ou por meio de
uma corda, enquanto que o duplo rolamento garante
uma longa duração do movimento de rotação pratica-
mente sem atritos. Ao mesmo tempo, o modo constru-
tivo aberto do giroscópio permite uma ótima observa-
ção dos fenômenos ligados aos corpos giroscópicos.
Escala:
– 45° bis + 45°
Divisão da escala: 1°
Disco rotativo: 250 mm Ø
Massa do disco: 1500 g
Massa dos contrapesos: 50 g, 1400 g
Massa total: 4650 g
2.2 Acessórios para o giroscópio
O conjunto de acessórios para o giroscópio U52006 con-
siste em mais um disco rotativo e um peso de compen-
sação. Ele serve para a demonstração da anulação dos
fenômenos ligados à rotação, com dois giroscópios fren-
te a frente girando em sentidos contrários com o mesmo
número de rotações.
3. Teoria
Por giroscópio entende-se um corpo rígido que gira em
torno de um eixo num ponto fixo. Se nenhum momento
de rotação externo age sobre o giroscópio, então o eixo
de rotação (ao mesmo tempo eixo de impulso rotativo)
mantém a sua posição no espaço. Caso uma força exter-
na agir sobre o eixo, então o momento de rotação exerce
uma alteração no impulso de rotação. O eixo desvia-se
lateralmente. O giroscópio move-se numa direção per-
pendicular em relação ao eixo da figura e à força ativa.
Este movimento é chamado de precessão. Se um giros-
cópio que gira estavelmente recebe um golpe contra o
seu eixo de rotação, então esse momento de rotação
provoca um movimento de rotação adicional. O giroscó-
pio efetua movimentos de inclinação, chamados de nu-
tação. Em geral, os dois movimentos se sobrepõem.
4. Utilização
•
Posicionar o pé de apoio 5 sobre uma superfície de
trabalho plana e livre de oscilações.
•
Instalar a vara de apoio 6 no pé de apoio e fixá-la.
•
Inserir o eixo do giroscópio 2 no rolamento.
•
Posicionar o aparelho na horizontal por meio do ní-
vel de bolha
bm .
•
Enfiar o disco giratório 1 e os contrapesos 7 , 8
no eixo. Fixar o disco giratório com o anel de fixação.
Colocar o giroscópio em situação de equilíbrio. Efetu-
ar o ajuste final com o parafuso de ajuste
9 .
•
Pôr o aparelho em rotação manualmente ou por meio
da corda enrolada na bobina para a corda
3 .
5. Exemplos de experiências
Para a execução das experiências são necessários os se-
guintes aparelhos adicionais:
•
U11901 cronômetro mecânico de adição para a me-
dição da freqüência de precessão e de nutação.
•
U15002 pé de apoio e U13250 manga dupla para a
fixação do giroscópio.
•
U18020 barreira luminosa e U21005 contador digital
para a medição do tempo de circunvolução do giros-
cópio.
5.1 Determinação do momento de inércia I do
disco giratório
•
Montar o giroscópio como indicado na figura 1 esta-
belecer o equilíbrio do mesmo.
•
Um momento de rotação conhecido D é aplicado
sobre o disco. O ângulo de aceleração d
ω
/dt produzi-
do é medido. É válido:
d D
dt I
ω =
•
Além disso, enrolar a corda na bobina, pendurar um
peso na ponta da corda e logo deixá-lo cair.
•
Para o momento de rotação D é válido D = mgr
(m = massa do peso a ser propulsado e r = rádio da
bobina para a corda).
•
Para a determinação do ângulo de aceleração, mede-
se o tempo
∆
t do momento da liberação do disco até
o momento em que o peso atinge o solo.
•
Logo, determinar imediatamente a velocidade angu-
lar
ω
E
. Para tal, medir a duração de uma circunvolu-
ção do disco com a barreira luminosa. Antes da expe-
riência, colar uma tira de papel flexível na borda do
disco giratório.
•
O momento de inércia I resulta de:
d
dt t
ω ω =
∆
E
D t
I =
∆
ω
E
Fig.1: Determinação do momento de inércia do disco giratório
5.2 Precessão
•
O objetivo da experiência é demonstrar a precessão e
pesquisar a dependência da duração da precessão da
freqüência de rotação do disco.
•
Montar o giroscópio como indicado na figura 2 esta-
belecer o equilíbrio do mesmo.