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Figura 1 - estrutura de madeira utilizada para sustentar a roda. |
A solução então foi determinar o valor de I de forma experimental. O procedimento adotado é o utilizado nos laboratórios didáticos para se determinar a inércia rotacional de um disco metálico (comumente chamado de "disco de inércia").
Primeiramente, a roda foi suspensa com a ajuda de uma estrutura de madeira (figura 1). Contudo, assim que foi apoiada em tal estrutura, a roda passou a girar sozinha! Isso evidencia a sua distribuição de massa não uniforme, o que poderia comprometer medições subseqüentes. Para resolver esse problema, tivemos que balanceá-la utilizando esferas metálicas pequenas e colocando-as em pontos estratégicos na borda interna da roda (clique aqui para saber como foi feito o balanceamento).
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Figura 2 - O suporte e os discos metálicos foram usados para produzir o torque na roda e fazer com que ela girasse. |
Assim que o giro cessou, um fio de náilon foi enrolado na borda externa da roda. Em sua extremidade, fora amarrado um suporte contendo discos metálicos (figura 2). Juntos (suporte + discos) possuíam massa de (49,4 ± 0,1)g e, quando abandonados, eles desciam.
Da análise teórica das equações de movimento para o conjunto suporte + discos e para a roda, podemos extrair a seguinte relação: I=MR2(g-a)/a (clique aqui para ver a dedução desta fórmula). Como se trata, com boa aproximação, de um M.U.V., podemos escrever:
a=2Δs/Δt2(clique aqui para ver a dedução desta fórmula).
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Figura 3 - O cronômetro digital e a trena foram utilizados para a medição do tempo gasto e a distância percorrida pelo peso (suporte+discos). |
Percebemos que os dados de interesse no experimento da inércia são Δs e Δt. Com eles, podemos calcular a aceleração de queda (a) e, conseqüentemente, a inércia rotacional (I). Para determinar Δs e Δt, fizemos uso de uma trena e um cronômetro digital (figura 3).
Abaixo encontram-se os dados extraídos do experimento e os resutados para a e I obtidos:
Δs=(161,7 ± 0,5)cm Δt=(3,79 ± 0,03)s a=(0,224 ± 0,003)m/s I=(0,217 ± 0,007)kg.m2
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