Pêndulo Simples - Relatório 4

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Experimento 04
As leis do Pêndulo Simples
Definição:
Um pêndulo é um sistema composto por uma massa acoplada a um pivô que permite sua movimentação livremente. A massa fica sujeita à força restauradora causada pela gravidade.
Existem inúmeros pêndulos estudados por físicos, já que estes descrevem-no como um objeto de fácil previsão de movimentos e que possibilitou inúmeros avanços tecnológicos, alguns deles são os pêndulos físicos, de torção, cônicos, de Foucalt, duplos, espirais, de Karter e invertidos. Mas o modelo mais simples, e que tem maior utilização é o Pêndulo Simples.
Objetivo:
Esse experimento tem por finalidade descrever o que ocorre com um pêndulo simples quando deslocado da posição de equilíbrio e solto.
Materiais utilizados:
01 – Tripé de sustentação;
02 – Pesos de massas e materiais diferentes;
01 – Régua de 30 cm;
01 – Cronômetro; 
Procedimento:
Deslocar o pêndulo simples 10 cm da sua posição de equilíbrio;
Determinar o intervalo de tempo que o pêndulo simples leva para executar uma oscilação completa ;
Refazer por 3 vezes e anotar o tempo que o pêndulo levou para executar uma oscilação completa;
Executar 10 vezes a oscilação completa e anotar o tempo executado
Calcular o tempo médio e Justificar o método para determinar o Período;
Determine a freqüência de uma oscilação completa;
Deslocar o pêndulo para 5 cm,10 cm, 15 cm, 20 com, 25 cm e medir o tempo de 5 oscilações completas;
Construir um gráfico do Período X Pequenas amplitudes;
Construir um gráfico do Frequência X Pequenas amplitudes;
 Trocar a massa e refazer as medidas
Variar o comprimento do Pêndulo e determinar o Período para cada caso;
Experimento:
5.1 – Desloque o pêndulo simples 10 cm da sua posição de equilíbrio (amplitude) e o abandone.
Descreva o observado em relação ao movimento executado pelo pêndulo simples.
Resp. : Quando afastamos a massa da posição de repouso e a soltamos, o pêndulo realiza oscilações. Ao desconsiderarmos a resistência do ar, as únicas forças que atuam sobre o pêndulo são a tensão com o fio e o peso da massa
Determine o intervalo de tempo que o pêndulo simples leva para executar uma oscilação completa.
Resp. : 0,91 s
Refaça por três vezes a atividade anterior, anotando, para cada caso, o tempo que o pêndulo levou para executar uma oscilação completa.
Resp. : 1) 0,75 s; 2) 0,85 s; 3) 0,68 s.
Nas vezes que você repetiu a atividade, o valor encontrado para cada oscilação completa foi o mesmo? Justifique sua resposta.
Resp. : Não, Porque nos experimentos sempre há erros na medição. 
5.2 – Determine, o intervalo de tempo que o pêndulo leva para executar 10 oscilações completas.
Resp. : 10,75 s
Com o intervalo de tempo obtido, calcule o tempo médio que o pêndulo levou para executar uma oscilação completa.
Resp. : 1,075 s
5.3 – Justifique o motivo pelo qual se sugeriu o método adotado no item 5.2 e não o de uma única e simples medida para determinar o período (T).
Resp. : Porque qualquer experimento há erros de medição,seja no momento de acionar o cronômetro, seja na hora de soltar a massa.
5.4 – Procure determinar a freqüência – f (número de oscilações completas realizadas pelo móvel em 1 segundo) do pêndulo utilizado nesta atividade.
Resp.: f = 1 / T => f = 1 / 0,85 => f = 1,17 Hz 
5.5 – Desloque o pêndulo sucessivamente para amplitudes de 5, 10, 15, 20 e 25 cm, medindo o tempo de 5 oscilações, preenchendo a primeira coluna existente na tabela 1. Com os dados obtidos preencher a segunda e terceira colunas.
Deslocamento inicial (cm) / Tempo de 5 oscilações (s) / Período(s) / Frequência (Hz)
=> 5 cm / 5,09 s / 1,018 s / 0,98 Hz 
=> 10 cm / 5,16 s / 1,032 s / 0,97 Hz
=> 15 cm / 5,32 s / 1,064 s / 0,94 Hz
=> 20 cm / 5,44 s / 1,088 s / 0,92 Hz
=> 25 cm / 5,47 s / 1,094 s / 0,91 Hz
5.6- A partir dos valores tabelados, construa o gráfico do Período X Pequenas amplitudes deste pêndulo. 
Existe alguma relação para a qual tendem o Período em função das amplitudes (consideradas pequenas) sofridas pelo pendûlo simples?
Resp. : Sim, conforme a distância aumenta o período também aumenta.
Período X Pequenas amplitudes
5.7 – Construa o gráfico da freqüência X pequenas amplitudes deste pêndulo e tire conclusões.
Frequência X Pequenas amplitudes
Resp. : Conforme a distância aumenta a frequência diminui.
Leis das massas e das substâncias pendulares
Troque o prumo de maior massa e refaça as medidas, completando com os dados obtidos. L = 10 cm
Massa do Pêndulo / Tempo de 5 oscilações (s) / Período (s) / Frequência (Hz)
1 => 21 g / 5,09 s / 1,018 s / 0,98 Hz
2 => 49 g / 5,06 s / 1,012 s / 0,99 Hz
6.1 - Como estão relacionados o período e a freqüência de um pêndulo simples? 
Quanto menor o período, maior será a freqüência.
Utilizando os dados da tabela, o que você conclui a respeito do período ( e conseqüente da frequência) de um pêndulo, quando variamos a massa oscilante e mantemos fixo o comprimento.
Resp. : Quanto maior a massa oscilante menor o período e maior a freqüência.
Lei dos comprimentos do pêndulo simples
Varie o comprimento do pêndulo e determine o período para cada caso solicitado na tabela, de modo a preencher as lacunas existentes: L = 10 cm
Comprimento do pêndulo / Tempo de 10 oscilações (s) / Período (s) / Frequência (Hz)
1 => 3 cm / 11,63 s / 1,163 s / 0,86 Hz
2 => 6 cm / 11,25 s / 1,125 s / 0,89 Hz
3 => 9 cm / 10,78 s / 1,078 s / 0,93 Hz
4 => 12 cm / 10,41 s / 1,041 s / 0,96 Hz
5 = 15 cm / 10,18 s / 1,018 s / 0,98 Hz
7.1 - Gráfico Período X Comprimento do pêndulo
Período X Comprimento do Pêndulo
Como o período do pêndulo simples está relacionado com o seu comprimento?
Resp. : Quanto maior o comprimento do pêndulo menor será seu tempo de oscilação.
7.2 – Sabendo que T = 1 / f , o que você espera que aconteça com a freqüência quando o comprimento do pêndulo aumenta? Verifique a validade da sua resposta.
Resp. : Quando aumenta o comprimento do pêndulo a freqüência também aumenta.
Conclusão:
Quando o pêndulo é deslocado de sua posição de equilíbrio, ele oscila sob a ação da força peso, apresentando um movimento periódico. As forças que atuam sobre a esfera de massa m são: a força peso p e a força de tração T.