Trabalho de iniciação científica CTI (Centro de tecnologia da informação Renato Archer)

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Trabalho de iniciação científica CTI (Centro de tecnologia da informação Renato Archer)"

Jorge de Sousa Mota
7 Há anos
Visualizações:

1 Trabalho de iniciação científica CTI (Centro de tecnologia da informação Renato Archer) Por Mariana Rodrigues Souza (Bolsista de iniciação científica no CTI-DRVC) Roteiro para experimento de movimento circular uniforme (MCU) Objetivos - Usar conceitos de robótica para variar as velocidades da roda e testardiferentes situações do MCU; - Entender o conceito de período e freqüência; - Entender o conceito de velocidade linear e angular no movimento circular uniforme; - Entender um pouco do conceito de vetor. Contextualização O movimento circular uniforme é caracterizado por um movimento de velocidade constante, o qual respeita uma trajetória circular de raio constante. Esse movimento pode ser observado no nosso dia a dia nas rodas dos carros, nos ventiladores e também nos liquidificadores.

Para começarmos a entender o MCU devemos relembrar o movimento retilíneo uniforme (MRU), o qual se caracteriza pelo

Equação do MRU e a representação da sua trajetória Sendo velocidade linear s = espaço percorrido t = duração do

representação de sua trajetória θ = variação do ângulo velocidade angular A velocidade angular é calculada por π/t, em

2 Para começarmos a entender o MCU devemos relembrar o movimento retilíneo uniforme (MRU), o qual se caracteriza pelo movimento constante e linear de um móvel. Equação do MRU e a representação da sua trajetória Sendo velocidade linear s = espaço percorrido t = duração do movimento Quando essa velocidade constante é realizada em uma trajetória circular, temos o MCU: Sendo Equação do MCU e representação de sua trajetória θ = variação do ângulo velocidade angular A velocidade angular é calculada por π/t, em que T (período) é o tempo que se demora para dar uma volta completa (60 ) na circunferência. A junção das duas velocidades (linear e angular) proporciona o nascimento de uma nova equação para calcular o MCU:

3 Sendo R = raio da circunferência No MCU há também uma outra grandeza a ser avaliada, a aceleração centrípeta. A aceleração em um movimento surge pela variação da velocidade. Mas como há essa aceleração no MCU se sua velocidade é constante? Na verdade devemos nos lembrar que a velocidade é uma grandeza vetorial, a qual possui módulo, direção e sentido. No MCU, o que dizemos ser constante é o módulo da velocidade, sendo que sua direção e sentido modificam ao longo do tempo (o que pode ser observado fisicamente no experimento). Por isso surge uma aceleração. As equações da aceleração centrípeta para esse movimento são: Observe que a aceleração centrípeta analisa tanto a velocidade linear (v), quanto a velocidade angular (ω). Material sugerido - Uma régua; - Placa GoGoBoard; - Fonte para a placa; - conectores AKZ 0V; - Uma roda de brinquedo/ um cd que possa ser a base da trajetória circular; - Um disco de papel (do tamanho da roda/cd escolhido). Nele deverá ser impresso ou desenhado uma pizza de oito pedaços pintando uma fatia de preto e outra não (Figura); - Um suporte para encaixar a roda/cd. Pode ser, como no nosso exemplo, uma placa de madeira apoiada no chão com pinos ou até uma caixa de papelão; - Cola quente;

4 - palitos de picolé; - Um motor DC - Um sensor de refletância analógico: Passo a passo ) Cole com a cola quente a roda/cd no eixo do motor; ) Cole, na frente da roda/cd, o papel com a pizza desenhada; ) Faça duas setas de papel. Cole uma tangendo a borda do disco e outra tangendo um circulo de raio menor (dentro do disco). Elas devem ser coladas na mesma direção radial. 4) Cole o motor no suporte escolhido;

5 5) Faça um corte na ponta de um dos palitos de picolé de forma a encaixar o outro palito nesse corte formando um L. Posicione o L na parte superior do suporte (acima da roda) para poder regular a altura dos palitos. Na ponta que ficará na frente da roda deve-se fixar o sensor. Posteriormente, é só colar o L na parte superior do suporte; 6) Depois disso, deve-se conectar o sensor e o motor na GoGoBoard. As instruções para fazer as conexões encontram-se em: pdf Experimento final:

Instruções práticas e questões experimentais ) Leia e entenda o que significa o programa que será executado no robô; ) Execute o programa do robô; ) Colete os dados de tempo captados pelo sensor

6 Instruções práticas e questões experimentais ) Leia e entenda o que significa o programa que será executado no robô; ) Execute o programa do robô; ) Colete os dados de tempo captados pelo sensor inicialmente com a roda dando uma volta completa (contador = 8). Esses dados devem ser coletados três vezes para cada uma de potências diferentes do motor (potência que deve ser modificada no programa). Os dados também devem ser coletados a um raio constante (R). Depois disso, deve ser feita uma média entre os três períodos para definir o período da respectiva potência. Os dados estarão presentes na aba Data Upload do monitor. É só pressionar o botão start e os dados aparecerão. 4) O que significa cada número da sequência mostrada no monitor? 5) Utilize os períodos de cada potência e o raio (medido com uma régua) para calcular velocidade linear, velocidade angular e aceleração centrípeta (utilizando as fórmulas já citadas); 6) Você acredita que uma alteração na quantidade de rotações (exemplo: contador = 6) para as mesmas potências e mesmo raio (R) alteraria a velocidade calculada anteriormente (contador = 8)? Colete esses dados no monitor e conclua se sua hipótese estava correta. Explique o motivo físico para as semelhanças e diferenças entre a sua hipótese e o observado no experimento. Caso haja diferenças, como, usando a programação, você poderia diminuí-las?

7 7) Altere o raio da trajetória aumentando ou abaixando o palito de picolé. O que acontece com a velocidade quando se faz isso? 8) O que as setas fixadas no experimento representam? Como elas influenciam na aceleração? Qual a diferença física entre as duas setas? Tabelas a serem usadas: Essas tabelas devem ser preenchidas com os tempos lidos no Monitor e com as respectivas velocidades e acelerações. Testes para raio R = escolhido em potências diferentes com a roda dando uma volta completa:

8 Potência do motor = T Potência do motor = T Potência do motor =

9 T Testes para raio R escolhido nas potências diferentes com a roda dando duas voltas completas: Potência do motor = T

10 Potência do motor = T Potência do motor = T

11 Testes para raio R = escolhido nas potências diferentes com a roda dando duas voltas completas: Potência do motor = T Potência do motor = T

12 Potência do motor = T

13 Possível código em linguagem logo para execução to start reset a, setpower a, on make "cont 0 make "defasagem 0 make "anterior sensor resetdp loop [ if [sensor < 800] and not [:anterior < 800][ make "anterior sensor ifelse [:defasagem = 0][ make "defasagem timer ] [ record timer-:defasagem beep make "cont :cont+ ] ] if [sensor > 800] and not [:anterior > 800][ make "anterior sensor ifelse [:defasagem = 0][ make "defasagem timer

14 ] [ record timer-:defasagem beep make "cont :cont+ ] ] if [:cont = ][ a, off stop ] ] end

Documentos relacionados

Espaço x Espaço inicial x o

Espaço x Espaço inicial x o MOVIMENTO CIRCULAR Prof. Patricia Caldana O movimento circular é o movimento no qual o corpo descreve trajetória circular, podendo ser uma circunferência ou um arco de circunferência. Grandezas Angulares