Física experimental

Fundamentos teóricos

A partir das Leis de Newton pode ser estudado o movimento de qualquer corpo do ponto de vista da mecânica clássica. Também já estudamos um pouco da cinemática da rotação; o movimento circular uniforme. Agora, a partir das leis de Newton, estudaremos o movimento circular com aceleração angular e a dinâmica da rotação.
No estudo da dinâmica da rotação definiremos novas grandezas como o torque e o momento de inércia. Além disso, encontraremos resultados análogos para a rotação, àqueles do movimento de translação.
O primeiro problema é definir um movimento de rotação. Temos duas possibilidades que nos interessam aqui: Primeiro, o movimento de um corpo que está apenas girando; como um disco do rei Roberto Carlos num toca-discos. Segundo, o movimento de um corpo que além de girar está também se deslocando; como o de uma roda de um automóvel. O primeiro caso é chamado de rotação pura. É um movimento de rotação onde pelo menos um ponto permanece em repouso. O segundo caso é chamado de rolamento. Movimentos quaisquer de rotação e translação combinados, como um bastão arremessado para cima, não serão estudados aqui.
Na seção I.7.2 estudamos o movimento circular uniforme. Nesta seção estudaremos o movimento circular com aceleração.
Vimos que a aceleração de uma partícula mede a taxa de variação de sua velocidade com o tempo. No caso do movimento angular, nós estamos interessados na variação da velocidade angular. Se a velocidade angular de um corpo sofre uma variação ∆ω num intervalo de tempo ∆t, definimos aceleração angular média como:
=αmédia
(aceleração angular média) (6.1)
Lembrando que ∆ω = ω(t + ∆t) – ω(t).
Quando ∆t → 0, encontramos a aceleração angular instantânea, que mede a variação da velocidade de uma partícula num intervalo de tempo infinitesimal:

dtdt t lim0 (aceleração angular instantânea) (6.2)
Na Eq. 2.35 encontramos v = R ω, que é a relação entre a velocidade linear e a velocidade angular. Se nós derivarmos a Eq. 2.35 com