Fisica Experimental

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ

MHS

Movimento Harmônico Simples

Pêndulo

Rio de Janeiro

Março 2015

FELIPE DE OLIVEIRA DA SILVA

MAURO MARQUES DA SILVA JUNIOR

CASSIANO AZEREDO

MHS

Movimento Harmônico Simples

Pêndulo

                                                                       Disciplina: Física experimental II.
                                                                                    Universidade Estácio de Sá

                                                                                                          Prof. Claudia Logelo

Rio de Janeiro

Março 2015

INTRODUÇÃO

Em algum momento de nossas vidas já nos deparamos com um balanço em forma de pêndulo. Embora ele apresentasse continuamente o mesmo movimento de vai e vem, sempre queríamos que ele fosse a um ponto cada vez mais alto. Essa brincadeira é muito divertida para várias crianças, embora elas não saibam a física que está intrínseca no brinquedo.
Quando estudamos o conteúdo relacionado à ondulatória, estudamos o MHS (movimento harmônico simples) que trata de oscilações. Se pararmos para pensar, veremos que essa simples brincadeira pode nos auxiliar a entender uma parte do estudo MHS.

Neste experimento, foi proposto estudar o Movimento Harmônico Simples – Pêndulo, observando como se comporta o período de um pendulo simples.

OBJETIVO

        Este relatório, tem como objetivo, estudar como se comporta o período de um pendulo simples, em função das seguintes variáveis:

- Massas distintas

- Amplitudes distintas

- Comprimento de cordas distintas

        

TEORIA

Um pêndulo simples consiste de um fio leve e inextensível de comprimento L, tendo na extremidade inferior, por exemplo, uma esfera de massa m; a extremidade superior é fixada em um ponto, tal que ele possa oscilar livremente (resistência do ar desprezível), com amplitudes pequenas ([pic 1] máximo = 15o) .

Quando o pêndulo é deslocado de sua posição de equilíbrio, ele oscila sob a ação da força peso, apresentando um movimento periódico. As forças que atuam sobre a esfera de massa m são: a força peso pe a força de tração T. 

A força centrípeta, Fc, que mantém o pêndulo na trajetória de um arco circular, é a resultante da força de tração T que o fio exerce e da componente da força peso py na direção do raio, que imprime a aceleração centrípeta, ac: 

ac = V2 / R

Podemos determinar a aceleração da gravidade local, medindo a aceleração tangencial e o ângulo [pic 2] de um pêndulo simples. 

g = - a t / sen [pic 3]

[pic 4] 
Pêndulo simples e as forças que atuam sobre a esfera de massa m

Período do pêndulo simples

Quando o ângulo [pic 5] for muito pequeno ( aproximadamente 3o) [pic 6]sen [pic 7]aproximadamente igual a [pic 8]. Neste caso o pêndulo executa um movimento harmônico simples (MHS) e o período pode ser calculado pela expressão:

           T = 2[pic 9] (L / g )1/2     

Período, frequência, e velocidade angular de um pêndulo simples

O período de um pêndulo, T, é o tempo que ele leva para dar uma oscilação completa, ou seja, o tempo que leva para sair da sua posição inicial e voltar para a mesma posição. Para medir este tempo vamos medir o tempo [pic 10]t que leva para dar um número determinado de oscilações, n:

            qT = [pic 11]t / n

A frequência é o número de oscilações, n, que o pêndulo executa em uma unidade de tempo, t.

MATERIAL UTILIZADO

• Arete
• Fio de prumo (Corda)
• 2 Cilindros de massas distintas

PROCEDIMENTO PRÁTICO

Segue abaixo o procedimento para realização do experimento de pêndulo simples:

 O procedimento experimental consiste em registrar, através do cronômetro, o tempo em que o pêndulo levaria para retornar uma vez ao seu ponto inicial. - Medir o período de oscilação do pêndulo como função de cada uma das variáveis levantadas (aquelas possíveis de serem modificadas em laboratório).

1 – Realizar a contagem do período (t) com os cilindros de massas diferentes. Com o auxilio do cronometro, realizar a cronometragem do tempo que o pendulo levaria para retornar uma vez ao seu ponto inicial e registrar o tempo na tabela.

2 – Desta vez, realizar a mudança de amplitude, realizando assim a medição de tempo, que o pendulo levaria para retornar uma vez ao seu ponto inicial e registrar o tempo na tabela.

3 – Desta vez, tempos massa constante e amplitude constante, realizaremos a mudança do comprimento da corda e realizar a medição do tempo que o pendulo levaria para retornar uma vez ao seu ponto inicial e registrar o tempo na tabela.