Roteiro 1 (1)

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Instituto de Física-Universidade Federal da Bahia 			Semestre 2022.2
 Oscilador Forçado
			Turma P20, Física Geral e Experimental II
Resumo: Neste experimento analisaremos os parâmetros de um oscilador forçado e discutiremos suas principais características além de calcular diversos parâmetros usando ferramentas como Excel como base. Primeiramente utilizamos um alto falante preso a uma haste onde um fio metálico preso a haste seria estimulado a vibrar através da frequência emitida pela caixa de som. Usamos o total comprimento do fio metálico de 23,8 centímetros primeiro para buscar a Amplitude máxima e anotamos o resultado de 13 frequências, nas quais 11 são próximas com variação de 0,05 hz e as outras duas são casos extremos da curva. Como se trata de um oscilador forçado, A amplitude máxima é limitada pelo amortecimento, entretanto seu pico ainda existe quando W0=W, onde o sistema entra em ressonância. Após essas medições, reduzimos o comprimento do fio em 4 cm e procuramos a ressonância mais uma vez. Repetimos esse mesmo passo só que reduzimos de 1 em 1 cm, parando nos 15,8 cm. Após as medições, usamos a frequência de ressonância para calcular a frequência natural de cada um e criamos um gráfico frequência x amplitude para análise. Resultado do meu antigo experimento: (Os resultados do primeiro gráfico foram bastante insatisfatórios pois à proporção que a amplitude diminuia ao aumentar a frequência foi próximo a metade da proporção que a amplitude subia com a mesma variação de frequência. Provavelmente esse erro foi proveniente de um mal funcionamento do auto falante, que não era muito preciso em relação ao valor selecionado de frequência. Entretanto, ao utilizar o gráfico de frequência e amplitude, foi possível descobrir o fator de amortecimento e o fator de qualidade, que aparentemente foram normais. No fim, usamos o Excel para criar um gráfico utilizando o método dos múltiplos quadrados num gráfico logxlog e o R^2 da equação foi próximo de um, demonstrando um resultado bastante satisfatório.)
 
 Tratamento de Dados
 		Tabela 1: Frequência x Amplitude
				 Folha de Dados
 
 			 Gráfico 1: Frequência x Amplitude 
			
A semi largura do pico γ se dá por calcular a variação da frequência no período em que primeiro aparece a metade da amplitude máxima, passando pela amplitude máxima e chegando na metade mais uma vez através do aumento da frequência. Parte antiga como referência: (Ao analisar o gráfico, começamos a contar a largura num ponto do gráfico próximo e menor que 24,6 hertz, que apresenta 1,65 de amplitude, um pouco maior que a metade da amplitude máxima. Terminaremos de contar a largura num ponto menor e próximo a 25,4 hertz que apresenta 1,5 de amplitude e é um pouco menor que metade de 3,1. Logo, podemos supor que γ daria um valor próximo de 0,8 ( |24,6-25,4| ). 
Com o valor da taxa de amortecimento e o valor de W0, podemos facilmente calcular o fator de qualidade(Q) que seria W0/γ = 49,6πrad/s/0,8 = 59,52π
Logo, Q=59,52π)
			Gráfico 2: log-log frequência natural x comprimento
O gráfico acima representa o gráfico log-log e demonstra a relação entre a frequência de vibração da haste em relação ao comprimento do fio. Entretanto, é possível usar o método dos mínimos quadrados nos valores para achar outra fórmula.
L x W0
W0	15.8	16.8	17.8	18.8	19.8	13.5	13.75	13.98	14.2	14.41	Comprimento do Fio (L)
Frequência Natural (W0)