RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA (UFC) - PRÁTICA 3 PÊNDULO SIMPLES

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Universidade Federal do Ceará – UFC

Centro de Ciências

Departamento de Física

Disciplina de Física Experimental para Engenharia

Semestre 2018.1

PRÁTICA 03

PÊNDULO SIMPLES

Aluno: Anderson Jackson Sena Ribeiro

Curso: Bacharelado em Engenharia Civil

Matrícula: 413170

Turma: 02A

Professor: Flávio Linard

Data de realização da prática: 16/04/2018

Horário de realização da prática: 08:00 - 10:00

Fortaleza - CE

Abril/2018

Índice

1. Objetivos ............................................................................................................... 01
2. Material.................................................................................................................. 01
3. Introdução ............................................................................................................. 02
4. Procedimento experimental .................................................................................. 04
5. Questionário .......................................................................................................... 07
6. Conclusão............................................................................................................... 10
7. Bibliografia ............................................................................................................ 11

1. Objetivos

- Verificar as leis do pêndulo.

- Determinar a aceleração da gravidade local.

- Estudar o efeito da massa e da amplitude sobre o período.

1. Material

- Pedestal de suporte com transferidor;

- Massas aferidas m1 e m2;

- Cronômetro (alternativamente pode ser usado a função cronômetro de um celular);

- Fita métrica;

- Fio (linha zero);

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1. Introdução

O pêndulo simples é um sistema constituído por um fio inextensível de comprimento (L) de massa desprezível com um corpo de determinada massa (m) fixo ao seu fim, tal fio é preso a um eixo fixo, o qual permite que, conforme pode ser visto na Figura 1, o pêndulo possa oscilar, vez que está preso a um único ponto. No pêndulo simples existe, essencialmente, a presença de duas forças; a força peso, representada por suas componentes e a força de tração do fio de comprimento (L), conforme pode ser visto também na Figura 1. É importante destacar que o pêndulo simples descreve um Movimento Harmônico Simples, ou seja, um movimento oscilatório com um dado período (T). Entretanto, tal consideração somente é válida para pequenas oscilações, isto é, quando o ângulo θ formado é menor que 15º.

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O período (T) de oscilação de um pêndulo simples pode ser calculado pela seguinte (Equação 3.6), que é apresentada no roteiro da prática. A partir dessa relação matemática pode-se inferir que, o período de um pêndulo simples não depende da massa (m) do corpo e sim somente do comprimento do fio (L) e da aceleração da gravidade no local.

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Vale ressaltar que esta relação somente é válida para pequenas oscilações, ou seja, quando o ângulo θ for menor que 15º.

A partir dos períodos (T), obtidos de modo experimental é possível determinar a aceleração da gravidade no local onde o experimento é executado. Basta que seja encontrado o coeficiente angular do gráfico T2 x L. A equação que deve ser utilizada é a (Equação 3.10), que é apresentada no roteiro da prática;

g = (4π²) / [ (Δ(T2) / ΔL) ]

•  Onde (Δ(T2) / ΔL) é o coeficiente angular obtido a parir do gráfico T2 x L.

             

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1. Procedimento experimental

1.  Primeiro, foram verificados as massas dos corpos:

m1 (massa menor) = 50 g

m2 (massa maior) = 100 g

2. O comprimento do pêndulo foi ajustado de modo que o mesmo tivesse 20 cm do ponto de suspensão até o centro de gravidade do corpo;

3. Posteriormente o corpo foi deslocado da posição de equilíbrio (deslocamento angular igual a 15º) e foi cronometrado o tempo necessário para o pêndulo executar 10 oscilações completas. Para minimizar os erros, o operador do cronômetro foi o mesmo a largar o pêndulo.

OBS: O tempo de reação humano é de alguns décimos de segundo. Embora o cronometro registre até os centésimos de segundo, só faz sentido anotar o tempo obtido manualmente, até os décimos de segundo.

Repetiu-se 3 (três) vezes o experimento e foi determinado o T médio (em segundos). Utilizou-se somente o corpo de massa (m1), conforme indicado na Tabela 3.1.

4. Repetiu-se a experiência acima para os comprimentos de 40 cm, 60 cm, 80 cm, 100 cm, 130 cm e 150 cm e foi completada a Tabela 3.1.

5. Manteve-se o comprimento em 150 cm e foi estudado a influência da massa e da amplitude sobre o período, conforme indicado na Tabela 3.2.

Tabela 3.1 – Resultados experimentais para o pêndulo simples.[pic 8]

L(cm)	θ (graus)	m(gramas)	10 T (s)	T (s)	T2 (s2)
L1 = 20	θ1 = 15	m1 = 50	10T1 = 8,9	10T1 = 9,3	10T1 = 8,8	T1 = 0,90	T12 = 0,81
L2 = 40	θ1 = 15	m1 = 50	10T2 = 12,8	10T2 = 12,7	10T2 = 12,5	T2 = 1,27	T22 = 1,61
L3 = 60	θ1 = 15	m1 = 50	10T3 = 15,5	10T3 = 15,7	10T3 = 15,5	T3 = 1,56	T32 = 2,43
L4 = 80	θ1 = 15	m1 = 50	10T4 = 18,0	10T4 = 17,9	10T4 = 18,0	T4 = 1,80	T42 = 3,24
L5 = 100	θ1 = 15	m1 = 50	10T5 = 20,2	10T5 = 20,2	10T5 = 20,0	T5 = 2,01	T52 = 4,04
L6 = 120	θ1 = 15	m1 = 50	10T6 = 22,2	10T6 = 22,0	10T6 = 22,1	T6 = 2,21	T62 = 4,88
L7 = 140	θ1 = 15	m1 = 50	10T7 = 23,9	10T7 = 23,8	10T7 = 23,8	T7 = 2,38	T72 = 5,66