Relatório Pêndulo de Torção
Por: Schappo1 • 18/3/2022 • Trabalho acadêmico • 2.830 Palavras (12 Páginas) • 263 Visualizações
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ – CAMPUS DE TOLEDO
CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
Física geral e experimental I – turma 2° ano – noturno.
RELÁTORIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL SOBRE OSCILAÇÕES.
Acadêmicos:
Renata Souza Schappo
Luana Casagrande
Rosemarie Kleinschmidt
Toledo
2018
- INTRODUÇÃO
O pêndulo de torção é um sistema físico que realiza oscilações harmônicas se deslocado ligeiramente de sua posição de equilíbrio. Ele é construído com elementos similares aos usados no pêndulo simples: um fio (ou haste) preso a uma plataforma por sua extremidade superior, e um corpo preso em sua extremidade inferior. Algumas diferenças, no entanto existem: o fio pode ter uma maior densidade linear que no caso do pêndulo simples enquanto que o corpo pode ter uma distribuição de massa arbitrária que não precisa ser puntiforme [1].
No que diz respeito às oscilações, em vez do corpo ser deslocado da sua posição de equilíbrio, ele é girado em torno de seu eixo vertical. Isto causa uma deformação do fio que o sustenta, que tende a retornar ao seu estado original sob a influência do torque restaurador exercido pelo fio. Dentro deste ponto de vista, o sistema é mais parecido com a situação massa-mola, onde a força restauradora não é devido à gravidade, mas à eliminação de deformações em um sistema material [1].
A frequência de oscilações de um pêndulo de torção depende do fio e do corpo suspenso. Neste último caso, a dependência se expressa pelo momento de inércia do corpo em torno de um eixo que se situa no prolongamento do fio. No que diz respeito ao primeiro fator, a dependência se dá tanto nos aspectos geométricos do fio (diâmetro e comprimento) bem como no material de que ele é feito [1].
O movimento harmônico simples angular relata sobre o pêndulo de torção no qual mostra uma versão angular de um oscilador harmônico linear simples. O elemento de elasticidade é associado à torção de um fio de suspensão, no lugar da extensão e compressão da mola. O pêndulo de torção possui uma constante K (kappa), que depende do comprimento, diâmetro e do material do fio suspenso. Essa constante funciona como uma força restauradora, que tem como principio restaurar o movimento anterior do sistema MHS. Sempre que a partícula passa pela posição central, a força tem o efeito de retardá-la para depois poder trazê-la de volta. A constante k é uma constante de torção, sendo o inverso do momento da inércia [2].
Para um pequeno deslocamento angular, tem-se o torque restaurador calculado pela equação:
(1)[pic 1]
Para calcular o pêndulo de torção há várias fórmulas como [2]:
(2)[pic 2]
Utilizando a equação 1, para calcular o período, descobriu-se a seguinte equação:
(3)[pic 3]
Com essa equação descobre-se o momento da inércia (). A equação 2 dá o período do movimento harmônico simples linear e a equação 3 dá o período de um movimento harmônico simples angular. Portanto, para chegar à equação 3 através da equação 2, substitui-se a constante (k), pelo número 12 pelo seu equivalente e a sua massa (m) pelo seu equivalente, o momento da inércia (). E por fim, calcula-se o período do movimento harmônico angular, através da seguinte equação:[pic 4][pic 5]
e (4) [pic 6][pic 7]
- OBJETIVOS
Determinar o valor da aceleração da gravidade, do coeficiente de torção e da constante elástica de uma mola.
- MÉTODO DE INVESTIGAÇÃO
- MATERIAIS UTILIZADOS
Hastes metálicas (barras), ganchos, fio, suporte universal com cilindros, balança analítica, cronômetro, paquímetro e régua.
- PROCEDIMENTOS
Primeiramente, pesaram-se os dois conjuntos de peso (suporte com cilindros), as hastes grande e pequena. Em seguida, com o paquímetro mediu-se o diâmetro dos pesos e com a régua mediu-se o comprimento da haste grande e pequena. Então, montou-se um pêndulo de torção e com o cronômetro mediu-se o tempo triplicado de 10 oscilações do pêndulo com uma haste metálica pequena e depois com uma grande com a abertura de um ângulo pequeno.
3.3 DIAGRAMAS DO EXPERIMENTO
[pic 8][pic 9]
Figura 1: Esquema de montagem do pêndulo de torção
[pic 10]
Figura 2: diagrama de corpo livre
- RESULTADOS
- MARGEM DE ERRO DE CADA INSTRUMENTO UTILIZADO
Material | Erro |
Balança | 0,01 g |
Régua | 0,05 cm |
Cronômetro | 0,001 s |
Paquímetro | 0,05 mm |
- TABELAS
Tabela 1: medidas de massa, diâmetro e raio dos conjuntos 1 e 2 (suporte com cilindros).
Conjunto 1 | Conjunto 2 | |
Massa (m) | 0,11841 ± 0,00001 kg | 0,11832 ± 0,00001 kg |
Diâmetro (d) | 0,0342 ± 0,00005 m | 0,0347 ± 0,00005 m |
Raio (r) | 0,0171 ± 0,00005 m | 0,01735 ± 0,00005 m |
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