Protocolo da Aula Prática de Pêndulo Simples.

Prévia do material em texto

CURSO: Engenharia
DOCENTE: Kelly Abreu Silva
DISCIPLINA: Física Geral e Experimental II
Nº DA AULA PRÁTICA: 02
PROTOCOLO DE EXPERIMENTOS
TÍTULO 
2ª. Prática – Execução de Movimento Harmônico Simples (MHS) com Pêndulo Simples. 
OBJETIVO
O objetivo desta prática é permitir que o aluno reconheça o movimento pendular como um caso especial do MHS, o qual possui características que podem ser explicadas como o movimento senoidal de um corpo sujeito à ação de uma força restauradora proporcional à elongação. O aluno poderá, ainda, determinar o período do movimento.
BASE TEÓRICA
Qualitativamente, um movimento harmônico simples se caracteriza pela repetição cíclica das posições.
Duas situações bastante empregadas nos experimentos de física são:
	1. Sistema massa/mola;
	2. Pêndulo simples.
Nesta prática 01 abordamos o sistema massa/mola.
Nesta prática abordaremos o movimento pendular que, do ponto de vista quantitativo, pode ser melhor compreendido com o auxílio de uma função trigonométrica , tal que o ângulo  se refere a uma defasagem da posição do corpo em relação a uma referência inicial. Para simplificar os cálculos, vamos considerar, para efeito desta prática,  = 0.
A figura abaixo mostra um exemplo de pêndulo simples.
A velocidade do corpo estará sempre mudando de direção, visto que o movimento é periódico. Portanto, o movimento é acelerado e a posição do corpo dependerá da sua velocidade em um instante t.
Fig. 1 Pêndulo.
O período T, por sua vez, pode ser obtido pela expressão:
A expressão acima é valida apenas para pequenas amplitudes de oscilação. Caso contrário, o período é obtido pela série a seguir:
MATERIAIS NECESSÁRIOS
03 folhas de papel milimetrado.
EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS 
01 conjunto pendular 7743/MMECL ou similar, composto de:
	- sistema de elevação
	- régua milimetrada auxiliar
	- haste intermediária
	- fio com acoplamento
	- dois prumos de engate rápido com diferentes massas
	- tripé universal com 3 sapatas niveladoras
	- extensões e manípulos de elevação do pêndulo
01 cronômetro
ROTEIRO DA PRÁTICA
Estudar previamente o assunto a ser abordado na prática.
Conferir os materiais e os equipamentos e comunicar ao monitor ou ao professor qualquer anormalidade observada.
Executar a montagem.
Realizar os experimentos.
Responder as questões constantes das práticas, se houver.
MONTAGEM EXPERIMENTAL E PROCEDIMENTOS
Fixar o pêndulo ao tripé.
Encaixar a extremidade livre do fio no corte longitudinal existente na polia.
Nivelar o sistema com o auxílio das sapatas.
Ajustar a escala tal que a distância entre o ponto de suspensão do pêndulo e a numeração inferior da régua deve ser de 1 metro. Se não for possível, consulte o professor ou o monitor.
Utilizar o prumo de menor massa, inicialmente.
Deslocar o pêndulo da posição de equilíbrio até uma amplitude em torno de 10 cm, abandonando-o em seguida.
Determinar o intervalo de tempo que o pêndulo levou para executar uma oscilação completa.
t1=______________________
Refazer o movimento descrito por mais quatro vezes e anotar os tempos encontrados.
t2=___________, t3=___________, t4=___________ e t5=___________
Se os valores obtidos forem diferentes, procure justificar o motivo e, em seguida, calcule o valor médio.
tm=___________
__________________________________________________________________________________________________________________________________
Calcule agora os tempos para 10 oscilações completas e determine o valor médio.
t1=_________, t2=_________, t3=_________, t4=_______ e t5=_________ tm10=___________
Qual das médias calculadas melhor reflete o período do pêndulo? Justifique sua resposta.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Após responder o item anterior, calcule a frequência de oscilação do pêndulo.
Preencha a Planilha 1, para isso, varie o deslocamento e meça o tempo de 5 oscilações.
Calcule o período e a frequência para cada deslocamento.
Construir um gráfico do período versus amplitude no papel milimetrado a partir dos valores tabelados e verificar se existe alguma relação entre os dois parâmetros para pequenas amplitudes.
Construir outro gráfico, desta vez da frequência versus pequenas amplitudes e escrever suas conclusões.
Substituir o prumo por um de massa maior e refazer as medições, utilizando a planilha 2.
Construir um terceiro gráfico do período versus comprimento do pêndulo com os valores da Planilha 3 e deduzir qual a relação entre o período e o comprimento do pêndulo.
Compare os valores obtidos para o período com a expressão , nas três planilhas.
Agora, como higiene mental, calcule o valor de g local, a partir dos períodos obtidos e dos comprimentos do pêndulo e compare com o valor esperado (g = 9,7833 m/s2).
REFERÊNCIAS 
Halliday, D., Resnick, R., Krane K. S. Física 2, 4a. edição. Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 1996.
Serway, R. A., Jewett, Jr., J. W. Princípios de Física volume 2. Editora Thomson, 2005.
PLANILHAS DE MEDIDAS
Planilha 1
	Medição
	Deslocamento inicial (cm)
	Tempo de 5 oscilações (s)
	Período médio (s)
	Frequência (Hz)
	1
	5
	
	
	
	2
	10
	
	
	
	3
	15
	
	
	
	4
	20
	
	
	
	5
	25
	
	
	
Planilha 2
	Medição
	Deslocamento inicial (cm)
	Tempo de 5 oscilações (s)
	Período médio (s)
	Frequência (Hz)
	1
	5
	
	
	
	2
	10
	
	
	
	3
	15
	
	
	
	4
	20
	
	
	
	5
	25
	
	
	
Para a AV4
Elaborar 5 questões com as resoluções referente ao assunto abordado no laboratório