Apresentação de diapositivos para estudo do movimento circular uniforme

Movimento Circular Uniforme Aceite para publicação em 14 de dezembro de 2020

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Movimento Circular Uniforme Física e Química A – 11º ano

Domínio: Mecânica Subdomínio: Forças e Movimentos

Movimento Circular Uniforme A trajetória da partícula é circular e a sua velocidade varia em direção, mas permanece constante em módulo.

RevisĂŁo

Observe o movimento do carro e do barco

Indica, para cada um dos corpos: • o período; • a frequência; • o módulo da velocidade angular; • o módulo da velocidade.

Admite que o carro e o barco podem ser representados pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

O perĂ­odo, , ĂŠ o tempo que uma partĂ­cula demora a descrever uma volta completa, num movimento circular uniforme. s s

A frequência, , é o número de voltas que uma partícula executa por unidade de tempo, num movimento circular uniforme.

Hz Hz Hz

No movimento circular uniforme, o módulo da velocidade angular de uma partícula, , é o quociente entre o ângulo descrito, , e o intervalo de tempo, , em que se efetuou o movimento,

Quando uma partícula descreve uma volta completa, e . Assim, rad s-1 rad s-1 rad s-1

Num movimento uniforme, o módulo da velocidade, , é igual à rapidez média. Assim, em que é a distância percorrida sobre a trajetória e é o tempo que a partícula demora a percorrer essa distância.

Quando uma partícula descreve uma volta completa, (sendo o raio da trajetória) e . Desta forma, m s-1 m s-1

Aceleração centrípeta

Aceleração centrípeta A aceleração no movimento circular uniforme tem direção radial e sentido centrípeto.

RevisĂŁo

Dois carrinhos deslocam-se no plano horizontal com movimento circular uniforme, em torno do mesmo ponto. Os carrinhos movem-se com velocidades de igual mĂłdulo.

Qual dos carrinhos tem maior aceleração?

Os carrinhos deslocam-se com movimento circular uniforme, pelo que a aceleração de cada um deles é centrípeta, podendo os seus módulos serem calculados pela expressão:

Como os carrinhos possuem velocidades de igual módulo, verifica-se que a aceleração será tanto maior quanto menor for o raio da trajetória descrita. Sendo o raio da trajetória do carrinho B menor do que o raio da trajetória do carrinho A, conclui-se que o módulo da aceleração do carrinho B é maior.

Uma roda de bicicleta gira no plano horizontal, com velocidade angular constante. Na roda estão colados dois brinquedos, A e B. Qual dos brinquedos tem maior aceleração?

Os períodos dos movimentos dos brinquedos são iguais uma vez que descrevem uma circunferência completa no mesmo intervalo de tempo. Assim, os brinquedos movem-se com velocidades angulares iguais (igual à velocidade angular da roda de bicicleta).

A aceleração dos brinquedos é centrípeta e pode ser calculada a partir da expressão: Verifica-se que a aceleração será tanto maior quanto maior for o raio da circunferência descrita. Sendo o raio da circunferência descrita pelo brinquedo A maior, conclui-se que a sua aceleração é maior.

Mostre que a velocidade orbital de um satélite em órbita circular não depende da sua massa.

A imagem não se encontra à escala.

Admitindo que a órbita do satélite é circular, a força de atração gravitacional exercida pela Terra tem direção radial e sentido centrípeto. Assim, aplicando a Segunda Lei de Newton e a Lei da Gravitação Universal, obtém-se:

Verifica-se que a velocidade orbital do satélite não depende da sua massa, apenas depende da massa da Terra e do raio da órbita.

Calcule o raio da órbita de um SATÉLITE GEOSTACIONÁRIO. N m2 kg-2 kg A imagem não se encontra à escala.

O período de um satélite geostacionário é s

Como e , vem: Substituindo os valores: m

Representação à escala da órbita de um satélite geostacionário

casa das ciências Albino Rafael Pinto – Agrupamento de Escolas da Lixa, Felgueiras albinorafaelpinto@gmail.com

Carlos Saraiva – Agrupamento de Escolas de Trancoso carlos.saraiva1@gmail.com

Os vídeos foram produzidos recorrendo ao software Modellus.