Pêndulo Simples

FELIPE HERNANDES, LAYLLA MARTINS, NAYARA LAFAIETE

PÊNDULO SIMPLES E PÊNDULO FÍSICO

Relatório de prática experimental apresentado à Universidade Tiradentes, como pré-requisito da disciplina Física II, turma

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ................................................................................. 1

OBJETIVO ..................................................................................

MATERIAIS UTILIZADOS ............................................................

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .............................................

RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................

CONCLUSÃO ..............................................................................

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ...................................................

INTRODUÇÃO

Oscilações ou periódicos são movimentos que se repetem em intervalos regulares ou indefinidamente.

Nosso mundo está repleto de oscilações, nas quais os objetos se movem repetidamente de um alado para outro. Muitas são simplesmente curiosas ou desagradáveis, mas outras podem ser economicamente importantes ou perigosas. Eis alguns exemplos: Quando um taco rebate uma bola de beisebol, o taco pode sofrer uma oscilação suficiente para machucar a mão do batedor ou mesmo se partir em dois. Quando o vento fustiga uma linha de transmissão de energia elétrica, a linha à vezes oscila com tanta intensidade que pode se romper interrompendo o fornecimento de energia elétrica a toda uma região. Nos aviões, a turbulência do ar que passa pelas assas faz com que elas oscilem, causando fadiga no metal, o que pode fazer com que as assas se quebrem. Quando um trem faz uma curva, as rodas oscilam horizontalmente quando são forçadas a mudar de direção, produzindo um som peculiar.

Os pêndulos fazem parte de uma classe de osciladores harmônicos simples nos quais a força restauradora está associada à gravidade, ao invés das propriedades elásticas de um fio torcido ou de uma mola comprimida.

O pêndulo simples é composto de um corpo suspenso através de um fio de massa desprezível, e ele é posto a oscilar em torno de sua posição de equilíbrio. No seu movimento a corpo descreve um arco de circunferência.

Desconsiderando a resistência do ar, as únicas forças que atuam sobre o pêndulo é a tensão do fio T ⃗ e a força peso P ⃗.

Para ângulos de abertura θ pequenos, ou seja, menores que 15°, demonstra-se que o pêndulo simples executa um movimento harmônico simples (MHS). Nestas condições, o período T de um pêndulo simples é independente do ângulo de abertura e seu valor pode ser expresso por:

T=2π√(L/g)

Em que:

T é o período em s;

L é o comprimento do fio em m;

g é a aceleração da gravidade em m〖/s〗^2.

O pêndulo físico é um sistema real que se utiliza de um corpo com volume finito e massa bem distribuída, e não concentrada em um único ponto como no pêndulo simples. Na posição de equilíbrio, o seu centro de gravidade está diretamente abaixo do eixo de rotação do pêndulo. Quando o pêndulo é deslocado de sua posição de equilíbrio, o torque restaurador será proporcional ao produto da força peso, a qual é o elemento restaurador, assim como no pêndulo simples, pela distância do seu eixo de rotação ao centro de massa. O elemento de inércia neste pêndulo é o momento de inércia relativo a um determinado eixo de oscilação, ou seja, o momento de inércia depende da distância entre o centro de massa e o eixo de oscilação. Como no pêndulo simples, o pêndulo físico oscila harmonicamente se o ângulo de deslocamento for pequeno, neste caso temos que o torque restaurador é dado por:

τ=hF_g senθ=hmgsenθ.

E o período da oscilação é dado por:

T=2π√(I/mgh)

Em que:

T é o período em s;

I é o momento de inércia em kg.m²;

m é a massa em kg;

g é a aceleração da gravidade em m/s²;

h é a distância do centro de massa ao ponto fixo do eixo de rotação em m.

O pêndulo físico e o pêndulo simples são uma classe de oscilador harmônico simples (OHS) onde