Pratica 1 MHS - MOD_luiz_ER

Prévia do material em texto

Física Experimental II – Física 
NOME: DATA: 
PROFESSOR(A): 
PRÁTICA 1: MHS – Sistema Massa-Mola 
1. OBJETIVOS 
 
⮚ Determinar a constante elástica de uma mola através da Lei de Hooke e 
dinamicamente com o auxílio de um fotosensor; 
⮚ Verificar a relação de proporção entre a massa e o período de oscilação no 
sistema massa-mola; 
 
2. MATERIAIS 
 
⮚ 01 Haste (500mm) com tripé delta médio; 
⮚ 01 Mufa de entrada lateral com braço; 
⮚ 01 Régua transparente com encaixe; 
⮚ 01 Mola helicoidal; 
⮚ 01 Contrapeso; 
⮚ 01 Haste ativadora; 
⮚ 01 Sensor foto elétrico e cabo mini-din; 
⮚ 01 Multicronômetro digital. 
 
3. FUNDAMENTOS 
Quando uma massa m acoplada a uma mola helicoidal de constante 
elástica K, formando um sistema massa-mola, for deslocada de x em relação a 
sua posição de equilíbrio (X0), uma força restauradora proporcional a este 
descolamento (Lei de Hooke), age fazendo com que esta massa retorne à 
posição de equilíbrio da mola, oscilando em torno de X0. Esse movimento 
oscilatório especial é conhecido como Movimento Harmônico Simples (MHS). 
 
Temos que o período de oscilação do sistema massa-mola é 
T = 2π √𝑚
𝑘
 (Equação 1) 
 
4. PROCEDIMENTOS I – Constante Elástica da mola e a Lei de Hooke 
Neste roteiro, iremos primeiramente encontrar a constante elástica da 
mola usando a lei de Hooke. Em seguida, vamos calcular a constante elástica 
da mola, K, dinamicamente, através do seu período de oscilação. 
 
Figura 1: Sistema massa-mola (Fonte: Lab. Física/Unilab) 
 
4.1 Fixe a mola helicoidal na posição B da mufa e na outra extremidade da mola 
prenda, somente, o contrapeso. 
4.2 Registre a posição inicial conforme o parâmetro da figura 2 abaixo (Observe 
o nível tracejado da figura 2). 
 
 
Figura 2: Mola no ponto B da mufa, somente, com contrapeso na outra extremidade. 
 
 
Xo = 162 mm = 0,162 m. 
(Colocar o valor da posição inicial na tabela 1) 
 
 
4.3 Coloque a haste ativadora e um peso de 50 gramas (ver figura 1) e registre 
a posição final na tabela 1. Em seguida coloque outra massa de 50g, e outra, 
até preencher toda a tabela. Use aceleração da gravidade igual 10 m/s2. 
Tabela 1: Lei de Hooke para determinação do K estático. 
Massa Xo (m) Xfinal (m) ΔX (m) K = 
𝐹
𝛥𝑋
 (N/m) 
50g 0,162 0,190 
100g 0,162 0,217 
150g 0,162 0,246 
Kmédio = 
 
5. PROCEDIMENTOS II – Constante Elástica da mola e o Período com 
sensor fotoelétrico 
5.1 Coloque o sensor fotoelétrico na base do suporte conforme a figura a seguir. 
 
Figura 3: Multicronometro digital e sensor fotoelétrico para o sistema massa-mola (CIDEPE) 
5.2 No multicronômetro selecione a função F4 Pend/MHS 1sen, para realizar a 
aquisição de dados de dez oscilações passando por um sensor. 
5.3 Verifique se a haste ativadora está nivelada com a luz do sensor. 
5.4 Segurando o contrapeso contendo M1 = 50 g, distenda a mola 
aproximadamente 10 mm (0,010 m) e largue-a. 
5.5 Colete, no multicronômetro, os valores do período e registre na tabela 2. 
Repita o procedimento para as outras massas M2 e M3. Em seguida, usando a 
equação 1, preencha o restante da tabela. 
Dado: Massa do contrapeso (Mc): 51,65 g 
Tabela 2: MHS para a determinação do K dinamicamente 
*M1 = 50 g *M2 = 100 g *M3 = 150 g 
Período, T1 Período, T2 Período, T3 
0,47740 0,57180 0,67515 
0,48310 0,59620 0,67390 
0,47975 0,57745 0,67320 
0,48775 0,58640 0,66965 
0,47870 0,59170 0,67790 
0,48505 0,57590 0,67345 
0,47525 0,59855 0,67560 
0,48225 0,57165 0,67550 
0,47520 0,59485 0,66945 
0,48545 0,57850 0,67715 
T Médio = T Médio = T Médio = 
T2 Médio = T2 Médio = T2 Médio = 
*K1 = *K2 = *K3 = 
*Kdin Médio = 
*Atenção: 
Para a equação 1, lembre-se de acrescentar a massa do contrapeso! 
 
5.6 Calcule o erro percentual entre o KHooke encontrado usando a lei de Hooke e o 
Kdin encontrado pelo período de oscilação (dinamicamente). 
 
 
 
 
 
5.7 Analisando os seus dados coletados, qual é a relação entre as grandezas 
Massa e Período de oscilação? Justifique. 
 
 
 
 
 
 
 
6. Questionário 
a) O sistema massa-mola ideal depende da amplitude ou da gravidade local? 
Que fatores vão influenciar no período de oscilação desse sistema? 
 
 
 
 
 
b) Se mudarmos a massa o período de oscilação também muda, essa 
mudança é linear? Justifique.