Relatório de Laboratório - Pêndulo de Mola

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UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA
ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: COMPLEMENTOS DE FÍSICA (LABORATÓRIO)
2º EXPERIMENTO
PÊNDULO DE MOLA
ANDERSON CAVALCANTI - B764945 / EC4P17
GABRIEL DE OLIVEIRA LEITE - B621AE-5 / EC4P17
GABRIEL CANDIDO LACERDA - B677IH-3 / EC4P17
GISELLI CHRISTINA APARECIDA - B587FB-3 / EC4P17
LARISSA RODRIGUES COELHO - B6219I-0 / EC4Q17
MARCUS VINICIUS T. T. CISTERNA - B80876-4 / EC4Q17
PROFESSOR TEORIA: PROF. JONAS
PROF. DR. LUIZ FERNANDO CHARBEL
09 / SETEMBRO / 2014
TERÇA-FEIRA
 
RESUMO
Realizamos o experimento da Análise do Pêndulo Simples e do Oscilador Massa Mola, tivemos com objetivo analisar o MHS executado pêndulo simples, sujeito a uma força restauradora proporcional ao seu deslocamento angular e o MHS executado pelo oscilador massa-mola, sujeito à ação de uma força restauradora proporcional à elongação da mola.
Através do experimento do pendulo simples e da massa mola vertical, procuramos verificar a validade das fórmulas, calcular aproximadamente a gravidade e definir, aproximadamente, a constante do material da mola.
Para o experimento do pêndulo de mola, utilizamos dois métodos para encontrar o valor da constante elástica k. O primeiro, utilizando o método estático, penduramos uma mola e adicionamos gradualmente massores (de 1 a 3), anotamos os valores das distâncias X(m) e calculamos o valor da constante k pela equação. Também foi feito o gráfico de Força (F) x Deslocamento (X) e calculamos a constante k através da tangente do mesmo.
 INTRODUÇÃO
Uma vibração mecânica é geralmente produzida quando um sistema é deslocado de sua posição de equilíbrio estável. O sistema tende a retornar a esta posição sobe a ação de forcas restauradoras (ou de forcas elásticas, como no caso de uma massa presa a uma mola, ou de forcas gravitacionais, como no caso do pendulo de mola). Mas o sistema geralmente atinge sua posição original com certa velocidade que o leva além desta posição.
 Como o processo pode se repetir, o sistema mantém-se em movimento oscilatório ao redor de sua posição de equilíbrio. O intervalo de tempo necessário para o sistema completar um ciclo inteiro do movimento é chamado período da vibração. O número de ciclos por unidade de tempo define a frequência e o máximo deslocamento do sistema de sua posição de equilíbrio é chamado amplitude da vibração.
Formula utilizada para determinar a constante elástica (K):
F=K. x
 Onde k é a constante elástica e x a deformação da mola.
OBJETIVO
A finalidade deste experimento é reconhecer o MHS executado pelo oscilador massa-mola como o movimento de um ponto material sujeito à ação de uma força restauradora proporcional á elongação da mola. Como também determinar, pelo processo dinâmico, a constante elástica K da mola helicoidal. Em relação ao pêndulo simples, reconhecer o MHS executado por ele como o movimento de um ponto material sujeito à ação de uma força restauradora proporcional ao seu deslocamento. E encontrar relações entre o período de oscilação e a amplitude, o período de oscilação e a massa pendurada e entre o período de oscilação e o comprimento da corda. Ao tratar de pêndulo de mola, objetivamos reconhecer o MHS executado pela régua como o movimento de um corpo extenso sujeito à ação de um torque restaurador proporcional ao seu deslocamento angular. 
O primeiro processo experimental foi pendurar uma mola suspensa, a qual deveria ser pendurada em sequencia, massas de valores frequentes e completar a tabela a seguir.
Depois de seguir o procedimento, medimos o comprimento da mola com uma régua. A principal intenção foi comprovar que a deformação aumentou de acordo com a força exercida verticalmente. Isso pode ser verificado 
pelos valores crescentes na tabela.
 Com a intenção de estudar o fenômeno da elasticidade, o físico inglês R. Hooke desenvolveu uma lei que consiste basicamente na consideração de que uma mola possui uma constante elástica k. Esta constante é obedecida até um certo limite, onde a deformação da mola em questão se torna permanente. 
 Dentro do limite onde a lei de Hooke é válida, a mola pode ser comprimida ou alongada, retornando a uma mesma posição de equilíbrio. 
 Como a superfície não tem atrito, esta é a única força que atua sobre o bloco, logo é a força resultante, caracterizando um MHS.
 Após encontrar Força e deformação, calculamos a constante da mola. Valor esse será utilizado para o calculo do período de oscilação, ao aplicarmos uma força(N).
 
MATERIAL ULTILIZADO
Para a realização deste experimento, serão utilizados os seguintes materiais:
- Mola helicoidal com comprimento de 42 mm
- Medidor de forças em Newtons.
- Massores 
- Porta-cargas
- Escala graduada de aço de 300mm
-Base, haste e garras de sustentação.
DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
Para realizar o experimento de método estático, pendura-se a mola no topo da haste, conforme se coloca os massores na outra ponta da mesma. Com o auxílio de uma régua, medimos as deformações (x) causadas pela força peso dos massores, os quais foram sendo adicionados de 1 a 3. Calculamos a força peso () e o valor de k pela equação. Fizemos o gráfico de (F)x(X) e calculamos o valor de k pela tangente do ângulo do mesmo.
RESULTADOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Tabela com as informações do experimento:
	Medidas
	1
	2
	3
	4
	5
	F (N)
	0,6 
	1,06
	1,27
	1,42
	1,46
	X (m)
	0,029
	0,053
	0,065
	0,070
	0,074
	K (N/m)
	20,6
	20
	19,5
	20,2
	19,7
Os valores de K, para cada caso, foram calculados após todas as informações obtidas através do experimento, com a própria lei de Hokke ( F= -K.x ) de modo que, K= F ÷ x.
Após tais resultados, foi feito o cálculo da média da constante elástica da mola, assim:
₭= ∑ K/ n .: 100 ÷ 5 = 20 N/m
No caso do gráfico onde os valores são os mesmos descritos na tabela, se calculado a constante elástica em cada caso, encontraríamos valores muito próximos, pois neste caso, o cálculo para tal variável seria encontrado desta forma: tgθ= oposto/adjacente. 
 CONCLUSÃO
Com as experiências realizadas, obtivemos resultados significativos para o nosso conhecimento dentro da física.
Através da Lei de Hooke, vimos que o sistema possui forças que se interagem. Entre elas, as forças mais notáveis são as forças elásticas, ou seja, forças que são exercidas por sistemas elásticos quando sofrem deformação. Percebemos que após comprimi-la ou estica-la, a mola sempre faz uma força contrária ao movimento, calculada pela expressão 
F= -K.x.
Nos caso estático percebemos que a força esta diretamente ligada a distensão da mola, em quando maior a força aplicada mas a mola se distende, porém sua constante elástica não e influenciada por esse fator. 
REFERÊNCIAS
http://mistermdafisica.blogspot.com.br/2012/03/segredo-revelado.html
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/MHS/massamola.php
http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/13Ondas/anima/massa/fis1_ativ3.html
http://www.facip.ufu.br/sites/facip.ufu.br/files/Anexos/Bookpage/fe2-04-oscilacoes-num-sistema-massa-mola.pdf