Apts Unificada

RESUMO

Pêndulo simples é o instrumento ou montagem que consiste num objeto que oscila em torno de um ponto fixo. O braço executa movimentos alternados em torno da posição central, a posição de equilíbrio. Este pêndulo é utilizado para demonstração de força peso e movimento oscilatório. Este pêndulo consiste em uma massa presa a um fio flexível e inextensível por uma de suas extremidades e livre por outra. Quando afastamos a massa da posição de repouso e a soltamos, o pêndulo realiza oscilações. Ao desconsiderarmos a resistência do ar, as únicas forças que atuam sobre o pêndulo são a tensão com o fio e o peso da massa.

ETAPA Nº 1

Passo 1

Organizar-se em equipes, a serem igualmente definidas pelos professores responsáveis pelas disciplinas, a seguir entregar os nomes, RAs e e-mails aos mesmos.

Cada aluno deverá montar um diário, manuscrito, para relatar tudo sobre o andamento do projeto (tire fotos, cole figuras, etc.).

Passo 2

Fazer o download do arquivo “pendulum-lab”, o qual será usado para realizar

simulações sobre pêndulos.

Passo 3

Abrir e explorar a simulação sobre pêndulos (pendulum-lab_pt_BR.jar) e, na sequência, resolver o seguinte problema:

A fim de realizar uma simulação, o comprimento escolhido para o pêndulo foi de 1,5

metros e a massa igual a 1 quilograma. Na sequência, o pêndulo foi posicionado de

maneira a formar 25° com a direção vertical, conforme indicado na Figura 2:

Considere que o pêndulo seja mantido em equilíbrio nesta posição devido à ação de

uma força horizontal F.

1. Faça o diagrama de corpo livre para a massa do pêndulo;

M = 1 Kg

L = 1 m

ϴ = 25º

g = 9,8 m/s²

2. Determine o módulo da força horizontal F e a intensidade da tração no fio do pêndulo.

T . cos 25º = 9,81 – Equação I

T . 0,9912 = 9,81

T = 9,81 / 0,9912

T = 9,9 N

T . cos 65º = Fx Equação II

Substituindo T na equação II:

9,9 . cos 65º = Fx

Fx = 5,57 N

Passo 4

Como visto anteriormente, o desafio desta ATPSi envolve a criação de uma empresa

fictícia, responsável pelo processo de fabricação e venda de kits de pêndulo. Portanto,

neste momento o grupo deverá escolher um nome para tal empresa. Listar possíveis materiais e preços que possam viabilizar o projeto de confecção de pêndulos simples para demonstrações didáticas. Entregar um relatório referente a esta etapa.

Nome fictício da empresa: Destro Pêndulos Ltda.

Dado o projeto de construção de um pêndulo, que será produzido em escala. Os materiais para produção serão utilizados para a produção do mesmo são:

Metal alumínio para a construção estrutura de sustentação e que irá criar o ponto de equilíbrio.

Fio de cobre utilizado para segurar a massa do pêndulo.

Esfera de chumbo utilizada como massa.

Uma prévia cotação de preço dos materiais, estimou que os valores estão em cerca de vinte reais para confecção do objeto.

ETAPA Nº 2

Passo 1 (Equipe)

Abrir o arquivo “pendulum-lab_pt_BR.jar” e fazer a seguinte simulação:

1. Escolher e anotar um comprimento “L” e uma massa “m” para o pêndulo;

2. Manter a opção “atrito” em “nenhum”;

3. Posicionar o pêndulo entre 30° e 60°. Anotar o ângulo escolhido.

4. Utilizando os dados anotados e os recursos do simulador, construir uma tabela como

a indicada a seguir:

Tabela 1 – Exemplo de como registrar os dados da simulação

Tempo, t (s) Posição Angular, q (°)

0 Ângulo escolhido aqui:_____

Obs. Faça uma tabela com dados referentes à, no mínimo, 3 oscilações completas e, com 10, ou 12 pontos

por oscilação.

5. A partir da Tabela 1, plotar o gráfico da posição angular “q ” em função do tempo

“t”. Sugestão: procurar utilizar algum software como, por exemplo, o “Microsoft

Excel”.

Comprimento (L) : 1,50 metros

Massa (m): 1,50 kg

Tempo Ângulo (º)

2,9126 37

2,8710 25

2,8565 19

2,8412 9

2,8382 5

2,8389 -1

2,8423 -10

2,8738 -26

2,9126 -37

2,8690 -21

2,8458 -13