RELATORIO Osciloscopio

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ENGENHARIA CIVIL
	
1. INTRODUÇÃO
O osciloscópio é um aparelho eletrônico que nos permite visualizar e analisar uma diferença de potencial (DDP) em função do tempo em um gráfico bidimensional. O aparelho pode ser do tipo analógico ou digital, modelo que automatiza diversas medições e incorpora ainda mais funcionalidades ao analógico. O dispositivo também é capaz de ler sinais sonoros, vibrações de motor, entre outras. Os osciloscópios possuem ponta de prova, que servem para levar o sinal de onde está medindo para o aparelho. O painel frontal do osciloscópio tem os comandos divididos em grupos, organizados segundo a sua funcionalidade. Existe um grupo de comandos para o controlo do eixo vertical (amplitude do sinal), outro para o controlo do eixo horizontal (tempo) e outro ainda para controlar os parâmetros do écran (intensidade, focagem, etc.).
No aparelho, um dos controles permite monitorar a velocidade com que a linha percorre o monitor, calibrado em segundos por divisão; enquanto o outro permite mudar a escala vertical, calibrado em volts por divisão. O resultado da medição é a onda, com diferença potencial em um espaço de tempo, que vemos no gráfico, e desse modo é possível calcular comprimento e frequência de onda.
2. OBJETIVO
Temos como objetivo desse trabalho verificarmos a forma de onda do gerador de tensão no osciloscópio e fazer a medição da frequência de oscilação de cada período e calcular o valor da tensão eficaz.
 
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
 O experimento realizado tem como base de estudo a Lei de Hooke, que faz homenagem ao físico do século 17, Robert Hooke. Ele notou que a curva de tensão vs deformação para muitos materiais tinha uma região de comportamento linear. Dentro de certos limites, a força requerida para deformar um objeto elástico como uma mola de metal era diretamente proporcional a deformação da mola. 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 corpo de massa m ligado a uma mola de constante elástica k, presa a uma parede. 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:
𝐹⃗=−𝑘𝑥⃗
onde 𝑥⃗ 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 acima é válida apenas para pequenas deformações da mola (Lei de Hooke).
O oscilador massa mola da figura acima se encontra sobre uma superfície horizontal sem atrito. O corpo realiza um 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. Em (a), temos a mola esticada (∆x > 0), força restauradora para a esquerda (F < 0). Em (b), temos a mola comprimida (∆x < 0), força restauradora para a direita (F > 0). A frequência angular 𝝎, a frequência f e o período T são dados pelas respectivas fórmulas (devidamente demonstradas na última aula):
A Lei de Hooke pode ser utilizada desde que o limite elástico do material não seja excedido. O comportamento elástico dos materiais segue o regime elástico na lei de Hooke apenas até um determinado valor de força, após este valor, a relação de proporcionalidade deixa de ser definida (embora o corpo volte ao seu comprimento inicial após remoção da respectiva força). Se essa força continuar a aumentar, o corpo perde a sua elasticidade e a deformação passa a ser permanente (inelástico), chegando à ruptura do material.
4. MATERIAS
Para execução do experimento, foram utilizados os seguintes materiais:
Osciloscópio;
Gerador de tensão;
Multímetro.
5. PROCEDIMENTO
 Para realização do experimento, o primeiro passo foi, com o auxílio de uma balança de precisão, medir a massa do objeto metálico, posteriormente, com a régua milimetrada, foi medido o comprimento inicial da mola, logo em seguida após prender na extremidade livre da mola o suporte com o objeto metálico. No equilíbrio, foi medido o comprimento final da mola. 
Dados:
Comprimento inicial da mola: 0,04m
Massa do objeto metálico: 0,0501kg
Comprimento final: 0,25m
 = 0,25 – 0,04 = 0,21m
Aceleração da gravidade: 9,807 m/s²
Utilizando a segunda lei de Newton, foi calculada a constante elástica da mola (em N/m).
FR = m⋅a⃗   FR = P – Fe P – Fe = m.a – P= Fe P = k 
 P = m.g
 P = 0,0501 kg . 9,807 m/s²
 P = 0,491 kgm/s²
 0,491 = k . 0,21
 0,21k = 0,491 
 Posteriormente, calculamos o período (em s).
 	
Por fim, a frequência de oscilação. (em Hz).
 
Após o primeiro experimento, submetemos a mola a um alongamento, tirando ela da posição de equilíbrio. Depois de anotarmos o deslocamento, ela foi solta, no mesmo instante em que ativamos o cronômetro. Após aguardar o sistema executar 10 oscilações 
completas, travamos o tempo no cronômetro. Com os dados obtidos, repetimos os cálculos:
 Dados:
 = 0,18 – 0,04 = 0,14m
 Tempo cronômetro: 9,78s
Constante elástica da mola (em N/m).
0,491 = k . 0,14
0,14k = 0,491 
Posteriormente, calculamos o período (em s), com o tempo do cronômetro dividido pelo número de oscilações.
Por fim, a frequência de oscilação. (em Hz).
6. CONCLUSÃO
Após este experimento, vimos na prática, como e quando se pode aplicar o conceito da Lei de Hooke.
 Durante o experimento, estamos sujeitos a alguns erros, desde ao manuseio de forma incorreta de alguns instrumentos, na leitura de alguns valores, bem como na qualidade dos equipamentos a serem utilizados.
Foi possível visualizar a diferença de frequência e frequência angular. Concluímos que a frequência é o número de oscilações de onda, por um certo período de tempo. A unidade de frequência do Sistema Internacional (SI), é o hertz (Hz), que equivale a 1 segundo, e é representada pela letra f. E a frequência angular mede a velocidade de deslocamento de um ponto num círculo e a unidade usada é o radiano por segundo (rad/s). Esta frequência angular é representada pela letra ômega (ω) e se relaciona com a frequência. Como podemos ver a seguir: 
Frequência:
Frequência angular:
E por fim, vimos que a força elástica resultante da Lei de Hooke é diretamente proporcional á variação de espaço obtido pelo peso que é colocado na mola. Essa, quando distorcida com pesos diferentes, assumirá valores.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Notas de aula. Disciplina Complementos de Física – Laboratório. Professor Alan Corrêa Diniz. Juiz de Fora, 20 set. 2017.
BLOG DA ENGENHARIA. Lei de hooke. Disponível em: <https://blogdaengenharia.com/lei-de-hooke/>. Acesso em: 25 set. 2017.
EBAH. Oscilador massa-mola. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/abaaabah0ah/oscilador-massa-mola>. Acesso em: 25 set. 2017.
GUIA DO ESTUDANTE. Resumo de física: calculando frequências. Disponível em: <https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/resumo-de-fisica-calculando-frequencias/#>. Acesso em: 29 set. 2017.
INSTITUTO NEWTON C. BRAGA. Frequência angulares. Disponível em: <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/almanaque/628-frequeencias-angulares.html>. Acesso em: 29 jul. 2017.
LAIFI. Oscilador massa-mola.Disponível em: <http://www.laifi.com/laifi.php?id_laifi=2055&idc=41109#>. Acesso em: 29 set. 2017.
SÓ FÍSICA. Oscilador massa-mola. Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/ondulatoria/mhs/massamola.php>. Acesso em: 25 set. 2017.
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