CP2-104

Componentes:
Ana Cecília #03
Carolina Teixeira #07
Luis Guilherme #22
Roberto Perez # 29

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Powerball

A Powerball é um artefato aproximadamente no formato e tamanho de uma bola de tênis, que usa o princípio do giroscópio para gerar movimento e resistência, criando um dos mais compactos aparelhos de exercício mecânicos que existem.
O giroscópio de uma Powerball pode alcançar taxas de rotação superiores a 15.000 RPM, embora a força muscular exigida para atingir números tão elevados não esteja a alcance da maioria dos seus usuários. Mas mesmo a rotações menos elevadas, o aparelho cria condições para exercitar pulso, braços e ombros, e tem a vantagem de ser prático de transportar, guardar e usar.
Segundo o fabricante, os movimentos com a Powerball são circulares e não causam impactos. “A Powerball age aumentando simultaneamente sua força e resistência no braço, pulso, dedos, ombro e mão. Quanto mais rápido movimentá-la, mais força é preciso fazer. Dependendo da força de cada usuário, a Powerball pode alcançar 250 rotações por segundo e chegar até 16 kg”.

Vendo o quão interessante a “bolinha” era, decidimos trazer e mostrar a utilidade e praticidade dessa bolinha.Demonstraremos isso, através dos conceitos físicos nela implicados.Como: Torque, momento angular e força centrípeta.

O que é um Giroscópio ?
É um dispositivo usado para orientação de navios, aviões e espaçonaves . O giroscópio consiste de um rotor suspenso por um suporte fomado por dois círculos articulados, com juntas tipo cardan. Seu funcionamento baseia-se no princípio da inércia. O eixo em rotação guarda direção fixa em relação ao espaço. O giroscópio veio a substituir a bússola na navegação marítima. Na aviação, serve de girocompasso e piloto automático, permitindo o vôo em condições de visibilidade zero. Nos vôos espaciais o dispositivo é fundamental para a orientação das espaçonaves.
O giroscópio consiste essencialmente em uma roda livre, ou varias rodas, para girar em qualquer direção e com uma propriedade: opõe-se a qualquer tentativa de mudar sua direção original. Exemplo facilmente observável é que, ao girar a roda de uma bicicleta no ar e tentar mudar a direção de seu eixo bruscamente, percebe-se uma enorme reação.
Dessa maneira, o giroscópio serve como referência de direção, mas não de posição. Ou seja, é possível movimentar um giroscópio normalmente no espaço sem qualquer trabalho além do necessário para transportar sua massa. A resistência surge contrária a forças que atuem de maneira a rotacionar seu eixo de rotação a qualquer configuração não paralela à sua posição original. Assim, um veículo munido de um giroscópio e sensores apropriados pode medir com precisão qualquer mudança em sua orientação, exceto rotações que ocorram no plano de giro dos discos do giroscópio. Por essa razão, normalmente são utilizados dois giroscópios perpendiculares de modo a integralizar a possibilidade de detecção de variações na orientação.
É usado como auxiliar em navegacão de helicópteros radio controlados, corrigindo automaticamente o curso.
As agências espaciais utilizam um aparelho baseado no giroscópio conhecido como giroscópio humano para o treinamento de astronautas. O astronauta utiliza o peso como motor e tem a sensação de "driblar a gravidade". Somente depois de estar apto ao Giroscópio humano o astrounauta estará pronto para fazer viagens espaciais.

Torque:
É uma grandeza vetorial da física que é definida através da componente perpendicular ao eixo de rotação da força aplicada sobre a Power Ball que é efetivamente utilizada para ela girar em torno do eixo de rotação.
Numa linguagem mais informal, poderá dizer-se que o torque é a medida de quanto uma força que age na bola faz com que ela gire.

Momento Angular
É a grandeza física que relaciona a distribuição da massa desse corpo ao redor de um eixo de rotação com sua velocidade angular.
O momento angular é excepcionalmente útil na resolução de sistemas rotacionais, sejam eles formados por corpos rígidos ou por sistemas de partículas. Na verdade ele é útil em todos os casos em que é constante no intevalo estudado, pois pode-se demonstrar que o torque resultante sobre um sistema é igual à taxa de variação temporal, a derivado no tempo, do momento angular. Conclui-se que sempre que o torque total for zero o momento angular manter-se-á constante. Essa situação é mais comum do que parece, pois usualmente, nos sistemas isolados, as forças que agem internamente entre os corpos geram torques que se anulam, pois tais forças são usualmente centrais (sua linha de ação passa pelo centro geométrico do corpo) o que faz com que os pares ação-reação anulem os torques.

Força Centrípeta
É a força resultante que puxa o corpo para o centro da trajetória em um movimento curvilíneo ou circular.
Objetos que se deslocam em movimento retilíneo uniforme possuem velocidade modular constante. Entretanto, um objeto que se desloca em arco, com o valor da velocidade constante, possui uma variação na direção do movimento; como a velocidade é um vetor de módulo, direção e sentido, uma alteração na direção implica uma mudança no vetor velocidade. A razão dessa mudança na velocidade é a aceleração centrípeta
Como força é dada pela fórmula:
F = m.a ( centrípeta )
e a aceleração, neste caso particular, corresponde à aceleração centrípeta dada pela fórmula:

Ac=V²/r

temos a força centrípeta que pode ser calculada como:

F=m.v²/r

Ou seja, por aqui podemos entender que quando maior a velocidade, mais será a sensação de peso que o usuário vai sentir, ja que com a velocidade sendo elevada ao quadrado e o raio continuando o mesmo a sensação vai aumentando rapidamente.