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Relatório de Física Experimental Básica: Mecânica Turma: ... Alunos: ... , ... Experimento 0 - Pêndulo Simples Objetivo: Determinar o valor local da aceleração da gravidade utilizando o período de oscilação de um pêndulo simples. Procedimento e resultados: Figura 1 – Representação esquemática do experimento Penduramos um objeto por um fio, de modo que a distância do centro de massa do objeto ao ponto de apoio fixo na outra extremidade do fio seja l. Colocamos este pêndulo a oscilar, de modo que o ângulo θ do fio com a vertical seja menor do que 5 graus, conforme a representação esquemática do experimento mostrada na Figura 1. Medimos o tempo T10 decorrido durante 10 oscilações completas do pêndulo. Repetimos este procedimento para diversos valores de l , obtendo os seguintes valores de l e T10 listados na tabela 1, abaixo: Comprimento l (m) ± 0,02 m T10 (s) ± 0,1 s 0,31 9,8 0,49 14,6 0,70 17,0 0,92 19,2 1,10 21,1 1,31 22,7 1.50 24,7 1,69 25,8 Tabela I – Valores medidos do comprimento l do pêndulo e do tempo de 10 oscilações. Análise e discussão dos resultados: Para valores pequenos do ângulo de oscilação, a relação entre o período T de um pêndulo e seu comprimento l é dada por 𝑇 = 2𝜋√ 𝑙 𝑔 (1) onde g é o valor da aceleração da gravidade. Elevando a eq. (1) ao quadrado, obtemos 𝑇2 = ( 4𝜋2 𝑔 ) 𝑙 (2) Onde o termo entre parênteses é uma constante. Portanto, se fizermos um gráfico do quadrado dos valores de T=T10/10 em função dos valores de l, esperaremos obter uma relação linear 𝑇2 = 𝐴. 𝑙 + 𝐵 . (3) Comparando-se as equações (2) e (3), o valor de A é dado por 𝐴 = ( 4𝜋2 𝑔 ) (4) e o valor de B deve ser aproximadamente zero. Finalmente, invertendo a eq. (4) obtemos o valor de g, 𝑔 = ( 4𝜋2 𝐴 ) . (5) Utilizando a eq. (5) e a fórmula de propagação de incertezas, a incerteza de g, Δg, será dada por ∆𝑔 = 𝑔√ (∆𝐴)2 𝐴2 (6) onde ΔA é a incerteza de A. O gráfico experimental de T2 versus l é mostrado abaixo: Figura 2 – Gráfico de T2 versus l, e do ajuste linear dos pontos experimentais. Do ajuste linear dos pontos experimentais mostrado na Fig. 2, obtemos os valores experimentais de A e B da equação (3), dados por A = (4,0 ± 0,1) s2/m , B = (0,0 ± 0,1) s2. Finalmente, utilizando as Eqs. (5) e (6), com A = 4,0 s2/m e ΔA = 0,1 s2/m, obtemos o valor experimental de g, g = (9,9 ± 0,2) m/s2 .
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