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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.
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