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Objetivos – Verificar as leis do pêndulo. – Determinar a aceleração da gravidade local. Materiais utilizados – pedestal de suporte com transferidor; – Massas aferidas, m1 e m2; – Cronômetro; – Fita métrica; – Fio (linha zero). Procedimento experimental Primeiramente, ajustamos o comprimento do pêndulo em 20 cm, a começar do ponto de suspensão até o centro de gravidade do corpo. Deslocamos o corpo da posição de equilíbrio e determinamos o tempo em que o pêndulo executa dez oscilações completas. Repetimos o processo três vezes e determinamos o período médio. Repetimos o procedimento com os comprimentos 40 cm, 60 cm, 80 cm, 100 cm, 120 cm, 140 cm e 150 cm. Utilizamos um deslocamento angular de 15° e de 10°. – Dados obtidos a partir do procedimento experimental: Massa dos corpos utilizados no experimento: m1 (massa menor) 50 g m2 (massa maior) 100 g Resultados experimentais para o pêndulo simples: Tabela 3.1 L (cm) Θ (graus) m (gramas) 10T (s) T(s) T2 (s2) L1=20 Θ1=15 m1=50 10T1=8,8 10T1=8,7 10T1=8,7 T1=0,87 T1 2=0,76 L2=40 Θ1=15 m1=50 10T2=12,6 10T2=12,5 10T2=12,7 T2=1,26 T2 2=1,59 L3=60 Θ1=15 m1=50 10T3=15,4 10T3=15,4 10T3=15,5 T3=1,54 T3 2=2,37 L4=80 Θ1=15 m1=50 10T4=17,8 10T4=17,9 10T4=17,9 T4=1,79 T4 2=3,20 L5=100 Θ1=15 m1=50 10T5=20,0 10T5=19,9 10T5=19,9 T5=1,99 T5 2=3,96 L6=120 Θ1=15 m1=50 10T6=21,9 10T6=22,0 10T6=21,7 T6=2,19 T6 2=4,80 L7=140 Θ1=15 m1=50 10T7=23,7 10T7=23,9 10T7=23,5 T7=2,37 T7 2=5,62 Resultados experimentais para o estudo da influência da amplitude sobre o período do pêndulo simples: Tabela 3.2 L (cm) Θ (graus) m (gramas) 10T (s) T(s) L=150 Θ1=15 m1=50 10T8=24,5 10T8=24,6 10T8=24,4 T8=2,45 L=150 Θ2=10 m1=50 10T9=24,3 10T9=24,6 10T9=24,4 T9=2,44 Resultados experimentais para o estudo da influência da massa sobre o período do pêndulo simples: Tabela 3.3 L (cm) Θ (graus) m (gramas) 10T (s) T(s) L=150 Θ=10 m1=50 10T9=24,6 10T9=24,4 10T9=24,6 T9=2,45 L=150 Θ=10 m2=100 10T10=24,5 10T10=24,4 10T10=24,3 T10=2,44 Questionário 1) Dos resultados experimentais é possível concluir-se que os períodos independem das massas? Justifique. Os períodos independem das massas. De acordo com a fórmula: T= 2π √(L/g), observamos que a mesma não utiliza as massas dos corpos para descobrir o período. Ou seja, o objeto utilizado pode ter uma massa grande ou pequena, isso não influenciará no calculo do período. 2) Dos resultados experimentais o que se pode concluir sobre os períodos quando a amplitude passa de 10° para 15°? Justifique. Por meio do experimento realizado não foi observada uma variação significante nos resultados, dos períodos, quando a amplitude passa de 10° para 15°. De acordo com a fórmula: T= 2π √(L/g), Observamos que a amplitude não influencia no calculo do período. O período independe da amplitude. 3) Qual a representação gráfica que se obtém quando se representa T x L? Explique. Representação gráfica parabólica. De acordo com o gráfico TxL, observamos que o coeficiente angular varia de acordo com o tempo. 4) Idem para T2xL. Explique. Representação gráfica linear. De acordo com o gráfico T2xL, observamos que o coeficiente angular se mantêm constante ao longo do tempo. 5) Determine o valor de “g” a partir do gráfico T2xL. g= 4π2/ (Δ(T2)/ ΔL) g= 4(3,14)2/ (4,86/1,20) g= 47,3/ 4,86 g= 9,73 m/s2 6) Qual o peso de uma pessoa de massa 70,00 kg no local onde foi realizada a experiência? P= mxg m= 70,00 kg g = 9,73 m/s2 P= 70,00x9,73 P= 681,1 kg 681 kg≅ 7) Qual o peso da pessoa da questão anterior na lua? P= mxg m= 70,00 kg Gravidade na lua= 1,62 m/s2 P= 70,00x1,62 P= 113,4 kg 113 kg≅ Observações: ΔL= 140 cm – 20 cm = 120 cm. 120 cm = 1,20 m. Δ(T2)= 4,86 s2. Observe: Considerando a gravidade encontrada experimentalmente. 8) Compare o valor médio de T obtido experimentalmente para L= 120 cm com o seu valor calculado pela fórmula: T= 2π √(L/g) (use g= 9,81 m/s2). Comente. T= 2π √(L/g) T= 2x3,14√(1,20/9,81) T= 6,28x 0,35 T= 2,198 s 2,20 s≅ O valor médio de T, obtido experimentalmente, para L= 120 cm, foi 2,19 s. O valor de T, obtido a partir da fórmula, foi 2,198 s 2,20 s. Ou seja, os resultados são parecidos ou≅ parcialmente iguais. 9) Discuta as transformações de energia que ocorrem durante o período do pêndulo. Quando “arrastamos” o corpo preso, na extremidade do fio, até um determinado ângulo e soltamos, o pêndulo ganha velocidade e a energia potencial inicial se transforma em energia cinética. Quando o pêndulo atinge o equilíbrio, a velocidade vai diminuindo e a energia cinética vai se transformando em energia potencial. Esse processo se repete até o pêndulo parar. 10) De acordo com o valor de g encontrado experimentalmente nesta prática, qual seria o comprimento para um período de 3 s? T= 2π √(L/g) (T)2= (2π)2 (√(L/g))2 T2= 4π2 x L/g T2 x g= 4π2 x L (T2 x g)/ 4π2 = L Observe: 120 cm = 1,20 m. L= (32 x 9,73)/ 4 x (3,14)2 L= 87,6/39,4 L= 2,22 m Conclusão Por meio do trabalho realizado, experimentalmente, foi possível determinar a aceleração da gravidade local. Ademais, observamos que os períodos independem das massas, comprovando, assim, a fórmula T= 2π √(L/g). No experimento, ao mudarmos a amplitude de 10° para 15°, constatamos que a amplitude não influencia no calculo do período, portanto, o período independe da amplitude. Constatamos que, quando o gráfico é de T (período) em função de L (comprimento) a representação gráfica é parabólica, e que quando o gráfico é de T2 em função de L a representação gráfica é linear. Durante o período do pêndulo, ocorre transformação de energia, quando o pêndulo ganha velocidade, a energia potencial inicial se transforma em energia cinética, quando ele atinge o equilíbrio, a velocidade diminui e a energia cinética vai se transformando em energia potencial. Mediante o experimento verificamos as leis do pêndulo e pudemos confirmar elas. Bibliografia http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/MHS/pendulo.php http://www.cepa.if.usp.br/e-fisica/mecanica/universitario/cap13/cap13_35.htm http://www.fisica.ufpb.br/~mkyotoku/texto/texto6.htm UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ PRÁTICA 03: PÊNDULO SIMPLES NOME: JULIANE CORTEZ NOGUEIRA NÚMERO DE MATRÍCULA: 429979 CURSO: ENGENHARIA DE ALIMENTOS TURMA: 01 DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL BÁSICA PROFESSOR: LUCAS CAVALCANTE DATA DA REALIZAÇÃO DO LABORATÓRIO: 20/03/2018 FORTALEZA, 27 DE MARÇO DE 2018.
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