4º Relatório de Física II Oscilador Harmônico Vertical

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Física Experimental II
Oscilador Harmônico Vertical Simples
 
Professor:
Gentil
Aluna:
Tamilis de Souza Melo – 2015043047-81
Turma:
3088
NITERÓI - RJ
02/06/16
- ÍNDICE
Objetivo
Introdução
Materiais e Métodos
Resultados
Conclusão
Referências Bibliográficas
I. Objetivo:
Verificar que o comportamento estático de uma mola, para pequenas deformações, é corretamente descrito pela Lei de Hooke, e que o período de oscilação de um sistema massa-mola é independente da amplitude, para pequenas oscilações.
Medir grandezas físicas diretas e, a partir de gráficos, determinar outras grandezas.
Analisar o comportamento estático e dinâmico de um sistema massa-mola.
II. Introdução:
 
Quando um corpo oscila periodicamente em torno de uma posição de equilíbrio, descrevendo uma trajetória retilínea, pode-se dizer que este corpo efetua um movimento harmônico simples linear e este ocorre em razão da ação de uma força restauradora.
No estudo feito do MHS (movimento harmônico simples) utilizaremos como referência um sistema massa-mola, Nesse sistema desprezaremos as forças dissipativas (atrito e resistência do ar). O bloco, quando colocado em oscilação, se movimentará sob a ação da força restauradora elástica, que pode ser calculada pela seguinte expressão:
A força elástica é diretamente proporcional à deformação da mola [X(m)], sendo K(N/m) a constante elástica da mola.
Período - O período de um corpo em MHS é o intervalo de tempo referente a uma oscilação completa e pode ser calculado através da seguinte expressão:. O período [T(s)] depende da massa do corpo colocado em oscilação [m(kg)] e da constante elástica da mola [k(N/m)]. 
Frequência - A frequência de um corpo em MHS corresponde ao número de oscilações que esse corpo executa por unidade de tempo e essa grandeza pode ser determinada pela seguinte expressão:
A unidade associada à grandeza frequência no SI é dada em hertz (Hz). 
Frequência é inversamente proporcional ao período e pode ser expressa matematicamente pela seguinte relação: .
III. Materiais utilizados:
Tripé universal delta
Régua milimetrada 
Blocos de massas variadas
Dinamômetro de 2 N
Mola helicoidal
Conjunto Arete 
Suporte para os blocos de massa
Cronômetro 
Procedimento:
1º passo. Após a análise dos equipamentos, calibramos o dinamômetro em 0 N e o apoiamos no tripé universal delta. Depois disso, apoiamos mola no tripé e medimos o seu comprimento. O valor obtido foi 55,00 mm (y0);
2º passo. Na mola suspensa colocamos as massas uma de cada vez, num total de seis massas;
3º passo. Fomos medindo o aumento no comprimento da mola a cada peso colocado;
4º passo. Retiramos o valor da deformação (Δy), calculamos o valor do peso dessas massas, com o auxílio do dinamômetro a colocamos na tabela. Em seguida para concluirmos a tabela, calculamos o valor do desvio médio do peso e da deformação. 
5º passo. Construímos o gráfico traçando suas retas: maximal, principal e minimal;
6º passo. Depois da construção do gráfico, pegamos dois pontos de cada reta e calculamos o coeficiente angular de cada uma delas. O valores obtido, será a constante elástica (K).
7º passo. Com os valores de K obtidos através das retas maximal e minimal, calculamos o desvio da constante elástica do gráfico;
8º passo. Logo após terminarmos estas etapas, cronometramos 5 oscilações, 5 vezes para obter o valor do período. Em seguida pegamos esses valores e dividimos por 5 para obter o valor de 1 período. Com esses valores, calculamos o desvio médio do período.
9º passo. Com o desvio médio já calculado, para acharmos o valor do período, achamos primeiro a massa. E, após termos achado o valor de K, convertemos o seu valor para N/m, para calcularmos o período teórico.
10º passo. Calculamos o desvio de quociente. 
 
IV. Resultados:
Os dados retirados para a formação da tabela e do gráfico com seus desvios:
	
	Peso efetivo
	
	Deslocamento 
	P1
	0,28± 0,34N
	Δy1
	11,00 ± 11,66 mm
	P2
	0,52 ± 0,34 N
	Δy2
	19,00 ± 11,66 mm
	P3
	0,74 ± 0,34N
	Δy3
	27,00 ± 11,66 mm
	P4
	0,98 ± 0,34N 
	Δy4
	35,00 ± 11,66 mm
	P5
	1,20 ± 0,34N
	Δy5
	42,00 ± 11,66 mm
	P6
	1,42 ± 0,34 N
	Δy6
	50,00 ± 11,66 mm
Cálculo do valor médio do peso:
Cálculo do desvio médio do peso:
Cálculo do valor médio da deformação:
Cálculo do desvio médio da deformação:
Cálculo dos coeficientes angulares das retas (Principal, Maximal e Minimal):
Cálculo do desvio médio do gráfico:
Constante elástica da mola:
Valores obtidos dos períodos:
 
	Tempo de 5 oscilações
	Tempo de 1 oscilação
	T1 = 2,35 s
	T1 = 0,470 s
	T2 = 2,41 s
	T2 = 0,482 s
	T3 = 1,18 s
	T3 = 0,236 s
	T4 = 2,32 s
	T4 = 0,464 s
	T5 = 1,94 s
	T5 = 0,388 s
Cálculo do valor médio do período:
Cálculo do desvio médio do período:
Valor do período experimental: 
Cálculo da massa:
Cálculo do período teórico: 
Cálculo do desvio de relação: 
Valor teórico do período: 
V. Conclusão:
De acordo com os resultados. Pode-se provar que, a medida que se aumenta o peso, o comprimento da mola aumenta proporcionalmente de acordo com a equação enunciada pela lei de Hooke. Outro ponto observado é que nenhum dos experimentos realizados na mola ultrapassou seu limite de elasticidade, uma vez que, ao serem retirados os pesos, a mola retornaria a posição inicial.
VI. Bibliografia:
Nussenzvieg, H. Moysés. Curso de Física Básica. Ed. 4, v. 2, Ed. Blucher, São Paulo, 2002.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física, Volume 2. 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC.