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9) Rotação de corpos rígidos
Corpo rígido: modelo de corpo ideal em que se desprezam as deformações e supõe-se que ele tem uma forma definida e imutável.
Eixo fixo: eixo que permanece em repouso em relação a algum referencial inercial e que não muda de direção em relação a esse eixo.
Rotações: sentido horário: negativo. Sentido anti-horário: positivo.
Pode-se descrever o movimento de rotação de um corpo rígido em termos de uma taxa de variação do ângulo .
Em um dado instante, todos os pontos de um corpo rígido giram com mesma velocidade angular. Tal velocidade é positiva quando gira no sentido dos valores crescentes de .
A direção de é dada pela regra da mão direita. Quando a rotação se dá em torno do eixo z, então possui somente uma componente z.
Quando a velocidade angular de um corpo rígido varia, ele possui uma aceleração angular.
No movimento de rotação, quando a aceleração angular α é positiva, a velocidade angular é crescente; quando α é negativo, é decrescente. Assim, quando e α possuem o mesmo sinal, o movimento é acelerado, quando possuem sinais contrários, é retardado.
Para a aceleração angular constante, são válidas as seguintes relações:
Quanto mais afastado o ponto estiver do eixo, maior será sua velocidade linear. A direção do vetor velocidade linear é tangente a sua trajetória circular em cada um dos seus pontos.
As grandezas sem índices inferiores, e nunca são negativas, são módulos dos vetores e , e seus valores indicam apenas com que rapidez uma partícula se move e gira . As grandezas correspondentes com índices inferiores e podem ser positivas ou negativas, seus sinais indicam a direção do movimento.
A componente tangencial da aceleração , a componente paralela à velocidade instantânea, atua fazendo alterar o módulo da velocidade da partícula. Essa componente da aceleração é sempre tangente à trajetória circular da partícula.
A componente da aceleração da partícula direcionada para o interior