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1.
Pêndulo Físico
Chama-se
pêndulo físico qualquer corpo rígido suspenso por um ponto P, que
realiza um movimento oscilatório num plano vertical, em torno de um
eixo horizontal passando por P. O pêndulo físico é conhecido também
como pêndulo composto.
Para pequenas oscilações um pêndulo físico realiza um movimento periódico.
Pode-se mostrar que o período de oscilação T está relacionado com
o momento de inércia I do corpo em relação ao eixo de rotação, à massa
total M e à distância d entre o ponto de suspensão e o centro de massa.
Note que, se considerarmos uma esfera pequena (massa puntiforme) de
massa m, presa a um fio de comprimento , o seu momento de inércia
é dado por I = m. d2. Por outro lado, d é praticamente
igual a (o diâmetro da esfera é pequeno comparado com o comprimento
do fio).
que
é a fórmula utilizada para o período de um pêndulo simples.
O pêndulo físico é usado para medidas precisas de g. No campo prático,
ele é utilizado na prospecção geofísica.
A relação do período do pêndulo físico pode ser usada também para
determinar o momento de inércia de um pêndulo de qualquer formato.
As demais grandezas devem ser conhecidas ou medidas apropriadamente.
Se
for usada uma peça retangular que oscila como mostra a figura abaixo,
o seu momento de inércia em torno do seu centro de massa C é dado
por
 .
O momento de inércia em torno de um eixo passando por P, paralelo
ao eixo que passa pelo centro de massa que, por sua vez, é perpendicular
à peça retangular, é dado por
onde
Ic é o momento de inércia em torno de um eixo perpendicular
ao plano do objeto e que passa pelo seu centro de massa;
m é a massa da placa;
d é a distância entre o ponto de apoio e o centro de massa.
2.
Translação e rotação da Terra
A
Terra gira ao redor do Sol e apenas metade da sua superfície fica
exposta ao Sol. Como existe o movimento de rotação da Terra em torno
de um eixo que o atravessa de norte a sul, passando pelo seu centro,
acontecem sucessivamente o dia e a noite.
Utilize um abajur sem a cúpula como fonte de luz para representar
o Sol. Use um globo terrestre evidentemente para representar a Terra.
Com uma sala ligeiramente escurecida, simule os movimentos da Terra
em torno do Sol. Quando é "dia" num lado do globo, a parte traseira
estará na "noite".
Um eclipse do Sol ocorre quando a Lua entra entre o Sol e a Terra,
causando o escurecimento numa região da Terra. Simule o eclipse utilizando
uma bolinha pequena e opaca como se fosse a Lua.
No caso do eclipse da Lua, é a Terra que intercepta os raios solares
que não iluminam a Lua. Note que os eclipses ocorrem em épocas próximas
à fase da Lua Cheia. Tente simular o eclipse da Lua usando o arranjo
acima sugerido.
As estações do ano ocorrem por causa da incidência oblíqua dos raios
solares.
Usando
o arranjo sugerido pode-se mostrar como a incidência oblíqua favorece
o aquecimento privilegiado de um dos hemisférios no afélio e no perihélio.
Note que a inclinação do eixo da Terra com relação ao plano da eclítica
é sempre a mesma, como conseqüência da conservação da quantidade de
movimento angular na rotação.
Na verdade, o modelo que descreve o comportamento da Terra no sistema
solar como composto de uma rotação (em torno de um eixo que o atravessa
de norte a sul, com período de 24 horas) e uma translação (em torno
do Sol com um período de um ano) é um bom modelo, embora aproximado.
Já são previstas correções para dar conta do período de rotação ser
ligeiramente menor que 24 horas. É por isso que existem os anos bissextos.
A cada 4 anos, ano divisível por 4, o mês de fevereiro tem 29 dias
em vez de 28. Além disso, como há ainda outras pequenas correções
a serem feitas, para um ano de fim de século ser um ano bissexto,
ele tem que ser divisível por 400, de modo que apenas um em cada quatro
séculos é bissexto.
Observem que a Terra, o Sol e os demais planetas podem ter os movimentos
descritos como se fossem corpos rígidos. Todos sabem que na Terra
existem movimentos tectônicos, marés, ventos, etc. Para se estudar
alguns aspectos específicos não é necessário preocupar-se com tudo
que ocorre na natureza.
Marques
e Ueta
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