Pedulo Simples

Objetivo: Este artigo tem como objetivo produzir um experimento que demonstre o movimento de um pêndulo em uma superfície plana, a fim de observar a formação de ondas representadas por um gráfico, mostrar também o pêndulo simples pratica movimento harmônico simples e que sua massa não interfere em seu período de oscilação.

INTRODUÇÃO

Este artigo tem como objetivo estudar o movimento de um pêndulo simples a partir de um experimento, a fim de podermos entender seu funcionamento e projetar um protótipo que possa demonstrar seu movimento de uma maneira mais didática.

O movimento dos pêndulos começou a ser estudado pelo astrônomo e físico Galileu Galilei (1564 – 1642), que descobriu que pêndulos que soltos a diferentes alturas possuíam um isocronismo, ou seja, os pêndulos completavam suas oscilações em um mesmo período de tempo, com isso pode-se afirmar que os seus períodos não dependiam de suas amplitudes.

A parti disso Galileu se aprofundou ainda mais em seus estudos em relação aos pêndulos descobrindo assim que os períodos deles estavam efetivamente relacionados ao seu comprimento, onde o pêndulo que possuísse menor comprimento teria o período de sua oscilação menor do que os que possuíam maior comprimento.

PÊNDULO SIMPLES

         Sendo o pêndulo simples um sistema em que um fio de comprimento L, tem na sua extremidade inferior uma massa m acoplada, e sua extremidade superior fixa em um ponto, permitindo assim sua movimentação livremente. Seu funcionamento consiste em afastar a massa da posição de equilíbrio e solta-la, fazendo então com que o pêndulo realize oscilações. Desconsiderando a resistência com o ar, as únicas forças que atuam sobre o pêndulo são a força peso e a tensão do fio, onde o fio faz um ângulo θ com a vertical. A força peso é dada pela equação Fpeso = m*g, decompondo essa força temos que, Fx = m*g*senθ e Fy = m*g*cosθ sendo que Fy se anulara com a tensão do fio, com isso, a única força resultante pelo movimento do pêndulo será Fx  fazendo com que haja um torque restaurador em relação ao ponto fixo do pêndulo tendendo a levá-lo de volta ao ponto de equilíbrio, com isso, quando o peso do pêndulo se move para a direita a aceleração para a esquerda aumenta até o peso parar e começar a se mover para a esquerda, quando o peso está a esquerda da posição de equilíbrio, a aceleração para a direita tende a fazê-lo voltar para a direita, e assim por diante, o que produz um MHS.

Como exemplificado anteriormente, o MHS consiste no deslocamento periódico sobre uma mesma trajetória, indo e vindo para um lado e para outro em relação há uma posição de equilíbrio.

O período (T) do MHS é o intervalo de tempo que o móvel leva para voltar a sua posição inicial, onde a unidade do período é o segundo. Logo, para o pêndulo simples teremos:

T = 2π (l/g)1/2

Analisando a equação acima podemos observar que, o período de um pêndulo simples não depende de sua amplitude, massa ou substância que a constitui, mas sim do comprimento do fio.

Considerando o número de vezes que o móvel passa por um mesmo ponto da trajetória, com as mesmas características cinemáticas, define-se isso como freqüência também chamada de Hertz (Hz) dada pela equação:

F = 1/t

DESENVOLVIMENTO

Materiais utilizados:

1. Canos de PVC;
2. papel toalha;
3. rolo de papelão;
4. tampas de amaciante;
5. CD’s;
6. tabua de madeira;
7. Motor DC;
8. Potenciômetro.

Construção:

Para conseguir demostrar o movimento do pendulo simples em um papel, foi construído uma estrutura física que contem em sua base uma esteira de papel toalha (este foi utilizado para absorção da tinta utilizada), pois quando foi utilizada a folha A4, o mesmo não conseguia absorver a tinta, fazendo assim com que ela escorresse, atrapalhando assim a visualização do movimento do pendulo (Anexo 1).

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