Determinação do momento de inércia de um anel não homogêneo com uso da análise de vídeo

Autores

  • Victor Abath da Silva Licenciando em Física, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
  • Frederico Alan de Oliveira Cruz Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro http://orcid.org/0000-0002-2612-3952

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7941.2020v37n2p944

Palavras-chave:

Plano Inclinado, Ensino de Física, Rotação dos Corpos

Resumo

O momento de inércia de um corpo é uma grandeza estudada em muitas disciplinas introdutórias de física, nos cursos de ciências exatas do ensino superior, em sua maioria numa abordagem puramente teórica e com maior ênfase nos corpos com distribuição de massa homogênea, devido à complexidade do problema. Para mostrar como isso pode ser afetado quando não existe essa homogeneidade é apresentado, neste trabalho, um método, baseado na análise de vídeo, que busca avaliar o movimento de um anel sobre um plano em diferentes ângulos de inclinação. Os resultados mostram que a metodologia é eficiente na determinação do momento de inércia de um anel homogêneo, uma vez que para esse tipo de objeto o raio de giração esperado é igual a 1 e o valor obtido foi de 0,97, isto é, um desvio de 3% em relação ao valor teórico. Esse resultado serviu para validar o valor de 0,66 do raio de giração de um anel não homogêneo era o correto, visto também ter apresentado variação aproximada de 3% entre os valores obtidos.

Biografia do Autor

Victor Abath da Silva, Licenciando em Física, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Discente do Curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; Monitor da Disciplina Física I da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; Integrante do Grupo de Pesquisa em Ensino Aprendizagem de Física da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.

Frederico Alan de Oliveira Cruz, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Professor da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; Líder do Grupo de Pesquisa em Ensino-Aprendizagem de Física da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; Docente do Curso de Pós-graduação em Educação em Ciências e Matemática da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; Doutor em Ciências.

Referências

ABDULGHANY, A. R. Generalization of parallel axis theorem for rotational inertia. American Journal of Physics, v. 85, n. 10, p. 791-795, 2017.

ADAMS, B. Local Acceleration of Gravity, 2014. Disponível em:

<https://is.gd/DOGZMG>. Acesso em: 04 jul. 2019.

ALONSO, M.; FINN, E. J. Física: um curso universitário. São Paulo: Edgar Blücher, 1972. v. 1.

BEZERRA, E. M. Determinação do momento fletor resistente à flambagem lateral com torção de vigas de aço casteladas. 2011. 120 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte.

BROWN, D. Tracker: video analysis and modeling tool, 2019. Disponível em: <https://physlets.org/tracker/>. Acesso em: 29 mai. 2019.

CLASEN, A.; VITO, M. Análise da seção de pilares de concreto armado – estudo de caso, 2013. Disponível em: <https://is.gd/tCjaqF>. Acesso em: 26 mai. 2019.

CT - CalcTown. Moment of Inertia of a Thick Cylindrical Tube Calculator, 2015. Disponível em: <http://abre.ai/a2LC>. Acesso em: 26 abr. 2020.

EADKHONG, T. et al. Rotational dynamics with Tracker. European Journal of Physics, v. 33, n. 3, p. 615-622, 2012.

JOHANSEN, I. Graph - Plotting of mathematical functions 2018, Disponível em: <https://www.padowan.dk/download/>. Acesso em: 08 nov. 2018.

PRIMA, E. C. et al. Kinematics investigations of cylinders rolling down a ramp using tracker. In: INTERNATIONAL SEMINAR ON MATHEMATICS, SCIENCE AND COMPUTER SCIENCE EDUCATION, 2015, Bandung, Indonesia. Proceedings... Melville (EUA): AIP Publishing, 2016. p. 070010/1-070010/6.

MACEDO, H. T.; MACEDO, C. A. Propriedades Mecânicas e Geométricas de Objetos Homogêneos Delgados e Poligonais. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 24, n. 2, p. 196-200, 2002.

MACHADO, V.; GALVÃO, J. R.; SZMOSKI, R. M. Verificação da conservação da energia mecânica de um sistema em rotação: um ensaio no laboratório. Revista Brasileira de Física Tecnológica Aplicada, v. 1, n. 1, p. 67-75, 2014.

LEITÃO, L. I.; TEIXEIRA, P. F. D.; ROCHA, F. S. A vídeo-análise como recurso voltado ao ensino de física experimental: um exemplo de aplicação na mecânica. Revista electrónica de investigación en educación en ciencias, v. 6, n. 1, p. 18-32, 2011.

OLIVEIRA, L. F. C. Espectroscopia molecular. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, n. 4, p. 24-30, 2001.

MEARS, M. The spiderwheel: A new apparatus to demonstrate energy conservation and moment of inertia. American Journal of Physics, v. 83, n. 9, p. 817-820, 2015.

MULHAYATIAH, D et al. Moment of inertia: development of rotational dynamics KIT for physics students. In: ANNUAL APPLIED SCIENCE AND ENGINEERING CONFERENCE, 3, 2018, Bandug, Indonesida. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, v. 434, n. 1. Proceedings... Bristol (England): IOP Publishing, 2016. p. 1-8.

STANDISH, R. K. SciDAVis, 2017. Disponível em: <http://scidavis.sourceforge.net/>. Acesso em: 08 nov. 2018.

US - Universidad de Sevilla. Tensor de inercia (M.R.), 2018. Disponível em:

<https://is.gd/N9YTfv>. Acesso em: 15 set. 2019.

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Publicado

2020-08-12

Edição

Seção

Atividades experimentais no ensino de Física