Pêndulo Simples

RELATÓRIO DA AULA EXPERIMENTAL DE FÍSICA

FACULDADE ESTÁCIO DE SÁ

ENGENHARIA CIVIL

Pêndulo Simples

Alessandra Forte Nunes – Matricula: 201307187021

Cristiane Marian – Matricula 201307388752

Marcelo Dutra Martins - Matricula 201308013272

Marcelo de Lucca Geraldo – Matricula 201307073263

Vania Kohl - Matricula 201308121458

3° SEMESTRE / 2014-02

OBJETIVO

O objetivo do presente trabalho é verificar o movimento periódico do pêndulo simples que é um M.H.S para pequenas oscilações, com isso determinar o período de oscilação desse pêndulo, verificando se há a dependência do mesmo em relação ao comprimento do fio, massa e a amplitude de oscilação. Trata-se de um experimento realizado em sala de aula, com o objetivo principal de determinar o período de oscilação de um pêndulo simples com relação entre comprimento do fio, massa e a amplitude de oscilação e comparar os valores encontrados com o experimento e defini-los como relevantes ou irrelevantes.

Apresentamos abaixo os fundamentos científicos e equações, que são necessários para cálculos do Pêndulo Simples.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

O Pêndulo nada mais é que um objeto que oscila em torno de um ponto fixo, onde esse corpo de massa (m) é suspenso por um fio inextensivo e de peso desprezível (L). O braço executa movimentos alternados em torno da posição central (posição de equilíbrio). Utilizamos o pêndulo em estudos com Força Peso e estudos do Movimento Oscilatório. Quando abandonamos o corpo afastado de sua posição de equilíbrio ele fica oscilando em torno desta posição. As forças que atuam sobre a esfera de massa m são: a força peso (p = m.g) e a força de tração (T). A força restauradora é a componente da força peso que é igual a Pt = px = mg.senƟ.

Com base nas teorias acima e informações foi possível esclarecer o conceito do Pêndulo Simples e continuamos nossa pesquisa buscando a maneira de calcularmos o movimento.

Sendo,

Equação 01 - Pt = ̃ P.senƟ = m.g.senƟ

Equação 02 - Pt ≅ m g x /L

Equação 03

k = m. g /L – Equação do movimento

ω=√(K/L) = √((mg/L)/m) →→ ω= √(g/L) - Frequência Angular

T = 2π/ω = 2 π √(L/█(g→aceleração @da gravidade)) - Período de oscilação

3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Material utilizado:

Pêndulo de fio fino

Cronômetro

Duas massas diferentes

Balança

Régua de 1,0m

PRÁTICA 1 = DEPENDÊNCIA COM MASSA

No experimento utilizamos um pêndulo que já estava montado, na oportunidade esticamos o fio em aproximadamente 1,0m fixo em um parafuso lateral e nivelamos a base através de sapatas na própria base. Em seguida fixamos no final do fio uma massa, com esses procedimentos adotados afastamos 10cm da posição de equilíbrio e deixamos o mesmo oscilar. Assim conseguimos determinar o período de oscilação, dividindo o tempo que o pendulo levou para executar as dez oscilações por dez, com isso conseguimos obter um tempo médio das oscilações.

Abaixo os cálculos:

T¹ = 20,21/10 = 2.02(s) para massa com peso de 50,12g

T² = 20,35/10 = 2.03(s) para massa com peso de 223.05g

Analisando o experimento, percebemos que o período de oscilação não depende da massa, pois temos o mesmo período com massas muito diferentes.

PRÁTICA 2 - DEPENDÊNCIA COM A AMPLITUDE

Dando continuidade ao experimento, mantemos o fio com 1m de comprimento e mudamos a amplitude de oscilação, que corresponde a distância da massa do seu ponto de equilíbrio, abaixo a tabela com os dados:

Amplitude (m) Tempo de 10 oscilações (s) Período (T)

0,05 19,82 1,98

0,10 20,05 2,00

0,60 20,41 2,04

Ao modificarmos a amplitude houve uma diferença no período, totalmente desprezível. Portanto o período independe da amplitude.

PRÁTICA