Prévia do material em texto
� PAGE \* MERGEFORMAT �1� Sumário 1 – Capa.............................................................................................................................................01 2 – Sumário.......................................................................................................................................02 3 – Objetivo.......................................................................................................................................03 4– Introdução.......................................................................................................................................03 04 05 06 5 – Procedimento.................................................................................................................................................. 06 6 – Resultados.........................................................................................................................................................07 7 –Discussão............................................................................................................................................................07 8 –Conclusão...........................................................................................................................................................07 9 –Bibliografia........................................................................................................................................................07 3 - Objetivo Estudo de movimento de pendulo simples. 3.1 Materiais utilizados: - Bancada - Cronometro - Painel multiuso 4-Introdução MOVIMENTO HARMONICO SIMPLES Os movimentos harmônicos simples estão presentes em vários aspectos de nossas vidas, como nos movimentos do pêndulo de um relógio, de uma corda de violão ou uma mola. Esses movimentos realizam um mecanismo de “vaivém” em torno de uma posição de equilíbrio, sendo caracterizados por um período e por uma freqüência. (Fig. 1- Violão) Um movimento harmônico simples é variado, porém não pode ser considerado uniformemente variado, já que a aceleração não é constante. Se analisarmos uma mola, por exemplo, vemos que sua velocidade é anulada nas posições extremas em que é submetida e é máxima nos pontos centrais desse movimento. (Fig. 2 – mola) MOVIMENTO PERÍODICO Um movimento é periódico quando a posição, a velocidade e a aceleração do móvel (estado cinemático) repetem-se em intervalos de tempos iguais. O movimento elíptico de translação de um planeta em relação ao sol é um exemplo de movimento periódico. Também são exemplos de movimentos periódicos aqueles dos ponteiros de um relógio e o movimento de rotação da terra. O intervalo de tempo necessário para que ocorra uma repetição do movimento é denominado período do movimento (T). Assim, se ocorrem n repetições do movimento num intervalo de tempo , seu período será: O período pode ser medido em qualquer unidade de tempo. No SI, sua unidade é o segundo (s). Outra grandeza a ser destacada num movimento periódico é sua freqüência (f), que corresponde ao número de vezes que esse movimento se repete na unidade de tempo. Assim, ocorrendo n repetições do movimento no intervalo de tempo , sua freqüência é: Comparando-se as duas expressões 1 e 2, teremos : A unidade de freqüência, no SI, é o hertz (Hz). A freqüência de 1 Hz significa que o movimento repete-se um vez por segundo. MOVIMENTO OSCILATÓRIO Um movimento é oscilatório quando ocorre com alternâncias de sentido, porém na mesma trajetória para os dois sentidos. É o caso, por exemplo, do movimento do pêndulo de um relógio de parede. A figura abaixo representa o movimento de um bloco que oscila periodicamente entre os pontos A e B. Quando o bloco repete uma situação inicial, dizemos que completou um ciclo, uma vibração ou uma oscilação. É o que acontece quando ele sai de A, vai até B e volta. Cordas vocais 0,01 a 0, 001s Colunas de ar em instrumentos de sopro 0,01 a 0, 001 s Cordas de instrumentos musicais 0,01 a 0, 0001 Grandes estruturas (como pontes e edifícios) Maior que 1 s PERÍODO DO MHS Na grande maioria dos casos, a importância prática do MHS está no conhecimento de seu período, ( T ), porque a partir dele podemos descobrir outras grandezas. Vamos, então, determinar a expressão do período do MHS. v A FÍSICA APLICADA NO PÊNDULO SIMPLES O pêndulo simples é um sistema ideal, constituído por uma massa presa à extremidade de um fio inextensível e de peso desprezível, que tem a outra extremidade associada a um eixo, em torno do qual é capaz de oscilar. Na figura temos um pêndulo de massa m e comprimento . (Figura 4-componentes de um pêndulo simples) O pêndulo simples realiza movimento oscilatório e periódico. A amplitude do seu movimento é igual ao ângulo formado com a vertical quando o pêndulo está numa posição extrema. O pêndulo simples ideal realiza suas oscilações no vácuo com amplitude não superior a 15°. Se levarmos o pêndulo até uma posição fora do equilíbrio, e o soltamos, ele irá oscilar por ação de uma força restauradora. Na figura 5 temos um esquema das forças atuantes sobre a massa m. A componente da força-peso. A componente tangencial do peso p’: p´=mgsenθ É a força restauradora, isto é, a responsável pelo deslocamento. (Figura 5- forças exercidas sobre um corpo no pêndulo) O ângulo é expresso em radianos por: Assim, temos: Nessa última expressão, concluímos que o movimento do pêndulo não é harmônico simples, uma vez que a intensidade da força restauradora (p’x) não é proporcional a elongação (x), mas sim ao seno de x /. Se as oscilações, contudo, ocorre com pequenos ângulos, menores que 15°, o valor do seno e o valor do ângulo expresso em radianos serão aproximadamente iguais. Considerando então, apenas os casos de ângulos menores que 15°, podemos deduzir: Sendo m, g e constantes, podemos fazer: Foi visto anteriormente (Eq. 7) que o período de um movimento harmônico é: Logo, para o pêndulo simples teremos: 5-Procedimento: 5.1 - Liberar o pêndulo no raio externo. 5.2- Acionar o cronômetro; 5.3 - Marcar o tempo até que o pêndulo entre no círculo menor; 5.4 - Repetir o experimento duas vezes e calcular o tempo médio; 5.5- Explicar o motivo da diminuição do movimento; 5.6- Pesquisar MHS - Movimento Harmônico Simples. . 6- Resultados Tabela com valores medidos para o movimento do pêndulo TEMPOS MEDIDOS NO EXPERIMENTO (em segundos) T.01 0,5822s T.02 0,5594s Média dos Tempos 0,5708s 7- Discussão: O grupo refez os experimentos e os valores ficaram bem próximos ao listados acima. E o motivo da diminuição do movimento do pendulo e devido ao atrito com a atmosfera. 8- Conclusão: De acordo com os resultados obtidos, percebemos que o valor da aceleração da gravidade permanece inalterado, independente do tamanho do fio e do período médio, pois a aceleração da gravidade local é a mesma. 9- Bibliografia: 9.1-http://www.brasilescola.com/fisica/movimento-harmonico-simples.htm 9.2-http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA1nwAH/relatorio-sobre-mhs Pesquisado no dia 08/06/2014. UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ ENGENHARIA CÍVIL \ PRODUÇÃO TUTOR: RELATÓRIO 007 EXPERIÊNCIA:PENDULO SIMPLES ALUNOS: Nome matrícula RIO DE JANEIRO 1° SEMESTRE - MAIO/2014