Relatório Experimental - Oscilações

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Universidade Estadual de Feira de Santana

Departamento de Física

Física Experimental II

Prof.: Dr. Marildo Geraldete

Relatório Experimental I – Oscilações

Lei de Hooke, Pêndulo Simples e Balança Inercial

Bárbara Vitória Tosta dos Santos - 15111120

Feira de Santana

11 de março de 2016

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Índice

1. Introdução................................................................................................................	3
1.1 Contexto histórico.................................................................................................	3
1.2 Contextualização teórica.......................................................................................	4
2. Objetivos.................................................................................................................	7
3. Metodologia experimental.......................................................................................	7
4. Análise.....................................................................................................................	19
5. Conclusão................................................................................................................	20
6. Referências bibliográficas.......................................................................................	21

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Relatório Experimental - Lei de Hooke, Balança Inercial e Pêndulo Simples

O presente relatório traz em si informações coletadas e sintetizadas a partir de dados experimentais referentes às oscilações harmônicas simples. Os dados foram produzidos ao longo de três experimentos distintos entre si, mas de um mesmo assunto abordado.

1. Introdução

Nesta seção, será dada toda introdução histórica e teórica que envolve e compreende os experimentos a respeito de oscilações.

1. Contextualização histórica

O estudo dos movimentos data de longos períodos, desde o período compreendido pela “Física Aristotélica”, quando ainda existia uma ideia associada ao misticismo para responder questões a respeito da natureza e o mundo que os cercava.

Falar em força remete ao pensamento mitológico de Isaac Newton sentado sob uma macieira, lendo um livro, enquanto uma maçã caía em sua cabeça, e isso lhe levou a estudar o que estaria por trás do movimento de queda dos corpos, inclusive daquela maçã.

Não se sabe se o relato anterior aconteceu de fato, mas a verdade é que Newton deixou enorme contribuição para a mecânica, que leva seu nome e descreve o mundo “real”. Na dinâmica, Newton estudou o que provocava ou parava os movimentos, e chegou à conclusão da existência de “algo” como um agente causador, e a isso deu o nome de “força”.

A respeito das forças, descreveu a força de atração que existe entre os corpos massivos (força gravitacional), mostrou a relação entre força e movimento (Lei Fundamental da Dinâmica, segunda lei de Newton) e demonstrou que para toda força existente, existe outra de mesma intensidade, mesma direção e sentindo oposto (Lei da Ação e Reação, terceira lei de Newton).

Paralelo aos trabalhos de Newton e de grande contribuição para a física, o físico inglês Robert Hooke (1635 - 1703), em 1660 por meio de observação e experimentação concluiu que a deformação de uma mola e a força aplicada sobre a mesma, são proporcionais, esta força em questão seria a força elástica e deste modo desenvolveu um conhecimento de grande aplicação no cotidiano.

O entendimento do funcionamento dos pêndulos está inserido na história através de Galileu Galilei que sempre foi muito dedicado aos estudos sobre os movimentos dos corpos, sendo ele o cientista que moldou as bases para que Isaac Newton descrevesse as três leis que explicam os movimentos dos corpos do universo.

Ao observar certa vez de maneira empírica a forma como os candelabros pendurados na Catedral oscilavam, ele ficou surpreso pelo fato de candelabros com uma amplitude de oscilação maior parecerem levar o mesmo tempo a percorrer a uma determinada distância que candelabros com menor amplitude.

Baseando-se nisso, em 1602, apresentou a um amigo pela primeira vez a ideia do isocronismo. Isto é, que o período de oscilação de um pêndulo é independente da sua amplitude (para pequenas oscilações apenas). Foi o início do estudo do movimento harmônico simples. No ano seguinte, outro amigo com quem partilhou a descoberta começou a usar pêndulos para medir a pulsação dos seus pacientes, com um instrumento a que chamou Pulsilogium.

Galileu investigou as características de pêndulos e chegou à conclusão não só que eram isócronos, característica que só é válida em regime de pequenas oscilações, como também voltavam praticamente à altura a que tinham sido largados, o que hoje se admite como manifestação da conservação
de energia, um conceito ainda não conhecido na época. Em 1641, quando Galileu já estava completamente cego, ocorreu-lhe que talvez fosse possível adaptar o pêndulo a relógios, utilizando pesos ou molas. Ele acreditava que os defeitos dos relógios convencionais pudessem ser corrigidos pelo movimento periódico inerente aos pêndulos.

Em uma visita de seu filho, Galilei contou-lhe as suas intenções e pediu-lhe para desenhar esboços da máquina. Decidiram construí-la para verificar a existência de erros inesperados teoricamente. Foi essa descoberta de Galileu que permitiu o florescer de novos relógios muito mais precisos, porque o período do pêndulo depende do seu comprimento, uma variável fácil de controlar, ao invés da sua amplitude, como se julgava e que é de difícil controle.

1. Contextualização teórica

Uma força é algo extremamente presente no cotidiano, até nos mais simples atos do dia-a-dia as forças são utilizadas. Ao andar, segurar uma mochila, empurrar um carrinho, fechar uma porta... As forças estão atuando a todo o momento.