Determinação do período oscilador sistema massa mola

Prévia do material em texto

RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL
DETERMINAÇÃO DO PERÍODO PARA OSCILADOR: 
MASSA/MOLA.
SUMÁRIO 
1. OBJETIVOS.................................................................................................... 3 2.MATERIAIS UTILIZADOS............................................................................... 3 3.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA... ................................................................... 3 4.PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS.... ....................................................... 4 5.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................6
Objetivos:
Medir o período de oscilação de um sistema massa-mola e compará-lo ao valor teórico;
 Determinar a constante elástica do oscilador;
Verificar experimentalmente as leis do movimento harmônico simples com o oscilador massa-mola.
 Materiais Utilizados:
Trilho ar;	1
Cronômetro digital	1
Sensores fotoelétricos com suporte fixador 	1
Fixador de eletroímã ;	1
Suporte para massas aferidas ;	1	
Unidade de fluxo de ar;	1
Balança.
	1
3. Fundamentação Teórica:
Seja um sistema em situação de equilíbrio estável. Quando esse sistema é levemente afastado dessa situação e liberado, passa a executar um movimento periódico ou oscilatório, em torno da posição de equilíbrio, chamado de movimento Harmônico Simples (MHS), se não existirem forças dissipativas.
O oscilador massa-mola é constituído de um carrinho de massa m ligado a uma mola de constante elástica k, presa ao equipamento. O corpo executa MHS sobre uma superfície horizontal sem atrito. Quando a mola é comprimida (ou esticada) e liberada, o corpo passa a executar um movimento unidimensional de vai-e-vem, dirigido pela força restauradora exercida pela mola:
 (1) 
 
 onde x é a deformação unidimensional da mola. O sinal negativo indica que a força é sempre contrária à deformação, isto é: se x > 0 , então, F < 0; e se x < 0 , então, F > 0. Daí, portanto, o nome de força restauradora, aquela que age no sentido de restaurar o estado de equilíbrio estável original. A equação é válida apenas para pequenas deformações da mola (Lei de Hooke).
Figura 1: Oscilador massa-mola sobre uma superfície horizontal sem atrito. O corpo executa Movimento Harmônico Simples. A força restauradora atua na direção do movimento, porém no sentido de levar o corpo de massa m para a posição de equilíbrio (x0). (a) Mola esticada (x > 0), força para a esquerda (F < 0). (b) Mola comprimida (x < 0), força para a direita (F > 0). Em geral, pode-se escrever a seguinte expressão para a força: F = - k (x – x0), ou seja, x > x0 F < 0 e x < x0 F > 0.
4. Procedimentos experimentais:
Montar o equipamento conforme o esquema da figura 1.
Figura 1
Ligar o fluxo de ar para que o carrinho fique suspenso.
Pendurar na ponta da linha um peso de 0.70 N (massa suspensa).
Determinar a massa do conjunto oscilador (carrinho completo e massa suspensa).
M = 0.216 kg.
Colocar o sensor na posição de equilíbrio, ligar o cronômetro e selecionar a função F5.
Afastar o carrinho da posição de equilíbrio no máximo 10 cm .
Liberar o sistema e medir o intervalo de tempo para uma oscilação completa (período T).
Repetir o passo anterior três vezes e anotar o valor médio do período (Texp).
Acrescentar 40g de carga no carrinho (20g de cada lado) e repetir os procedimentos anteriores.
Acrescentar, sucessivamente, massas no carrinho e completar a tabela.
Tabela 1
	Massa oscilante M(kg)
	Período experimental Texp(s)
	Texp2(s2)
	0,04
	1,35
	1,83
	0,08
	1,44
	2,06
	0,12
	1,51
	2,28
	0,16
	1,59
	2,54
	0,18
	1,62
	2,64
Construir o gráfico Texp = f(m) (período experimental em função da massa).
Construir o gráfico Texp2 = f(m) (período experimental ao quadrado e m função da massa).
Calcular o coeficiente angular do gráfico anterior.
Considerando a razão A=(Δy/Δx) = 1,93.
Encontrar a relação de proporcionalidade entre período e massa.
Para cada 0,04 g , há um período de 0,07 s. Segundos cálculos da tabela 1. 
Escrever a fórmula que permite calcular o período de oscilação.
Tcal = T = 2*pi / w.
Calcular o período de oscilação Tcal.
Tabela 2
	Massa oscilante m(kg)
	Constante de elasticidade K(N/m)
	Período calculado Tcal(s)
	0,04
	7,2 N
	1,34
	0,08
	
	1,42
	0,12
	
	1,49
	0,16
	
	1,56
	0,18
	
	1,60
Considerando uma tolerância de erro de 5%, pode-se afirmar que o período de oscilação medido é igual ao período de oscilação calculado?
Sim, pois pelos cálculos da tolerância ( (Tcal – Texp) / Texp * 100), obteve-se apenas 1,33% de erro, concluindo então que o experimento foi bem sucedido.
	
5. Referências Bibliográficas:
[1]... Manual de experimentos Azeheb.
[2]... TIPLER,P.A.: Física, vol. 1, 2a Ed. Guanabara Dois S.A., Rio de Janeiro, 1986.
[3] http://www.scielo.org/php/index.php, acessado em 06/04/2014.
� PAGE \* MERGEFORMAT �8�