Relatório Física Experimental 1 Oscilações

Introdução Teórica

     Oscilações são vibrações localizadas, em que ondas estão associadas á propagação.

      Seja um sistema massa-mola, que se encontra em estado de equilíbrio estável. Quando levemente afastado dessa situação e liberado, passa a executar um movimento periódico em torno da posição de equilíbrio, chamado de Movimento Harmônico Simples (MHS).Neste movimento descrevemos o período(T), que é o intervalo de tempo que a mola leva para retornar a sua posição original de lançamento. A frequência(f), o número de oscilações num segundo. Amplitude (A), o deslocamento máximo a partir de um ponto fixo definido como a origem do movimento.

       

Objetivos

     Calcular o período, frequência e amplitude de um Oscilador Harmônico  e modular a equação da oscilação.

Experimento

     Foi utilizado um sistema massa-mola posto para oscilar na vertical, um dispositivo eletrônico que nos forneceu os dados. Penduramos uma massa (m=(29,8 ± 0,1)g) a uma mola de constante elástica k desconhecida. Retiramos o sistema do equilíbrio afastando-o e soltando, fazendo-o oscilar.  Obtivemos o seguinte Gráfico:

[pic 1]

       

Gráfico 1-F(N)xT(s)

     Através do gráfico conseguimos visualmente determinar o valor da amplitude A=0,2 N.E para calcular seu erro ,usamos a amplitude de todos os períodos,que deram todas 0,2 N, isso nos mostra que o erro é sistemático, logo A=(0,2 ± 0,1) N.

    Para calcular o período T, também consideramos o valor dos cinco períodos do movimento oscilatório, foi tirada a média e calculado o desvio padrão para determinar o erro.

T1=0,45s

T2=0,50s

T3=0,45s

T4=0,50s

T5=0,45s

O que resultou em T=(0,45 ±0,03)s

Como a frequência f=1/T e Δf= Δt/T², temos que f=(2,2 ± 0,2)s.

Modelo para a equação da Oscilação  

Para determinar a equação da oscilação, escolhemos a melhor curva,

               [pic 2]

           Figura(1.1) – Oscilador massa-mola vertical.

      Observando a figura, em (a) a mola de comprimento l está suspensa na vertical. Já em (b) o peso da massa deforma a mola de uma quantidade dl, de modo que ocorre o equilíbrio entre a força restauradora da mola e o peso, na posição x = 0. Já em (c) a mola exerce para cima uma força k(Δl – x) = k Δl – kx = mg – kx. Portanto, a força resultante é mg – kx – mg = – kx, ou seja, este experimento a lei de Hooke (F=-kx). O sinal negativo indica que a força da mola é oposta à força externa que a deforma.