Experimento Virtual Massa-Mola - Física Exp III

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EXPERIMENTO VIRTUAL MASSA-MOLA 
Introdução 
Um oscilador massa-mola ideal é um modelo físico composto por uma mola sem massa que possa ser deformada sem perder suas propriedades elásticas, chamada mola de Hooke, e um corpo de massa m que não se deforme sob ação de qualquer força. 
Podemos observar que o ponto onde o corpo fica em equilíbrio é:
Ou seja, é o ponto onde a força elástica e a força peso se anulam. Apesar da energia potencial elástica não ser nula neste ponto, considera-se este o ponto inicial do movimento.
Partindo do ponto de equilíbrio, ao ser "puxado" o bloco, a força elástica será aumentada, o oscilador deve se manter em MHS, oscilando entre os pontos A e -A, já que a força resultante no bloco será:
Mas, como o peso não varia conforme o movimento, este pode ser considerado como uma constante. Assim, a força varia proporcionalmente à elongação do movimento, portanto é um MHS.Tendo seu período expresso por:
Objetivos 
Através do experimento virtual Massas e Molas, pretende-se compreender como funciona na prática os conceitos de Lei de Hook, MHS, Movimento Harmônico Amortecido e Conservação da Energia.
Equipamento
· Computador com acesso à internet.
Procedimento
Para fazer o download do experimento virtual é necessário acessar o seguinte link https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/masses-and-springs e clicar na imagem que surgirá, abrirá automaticamente a interface principal:
CLIQUE
 AQUI
Interface principal:
Na interface “Intro”, podemos arrastar o peso desejado para colocar na mola e observar o que acontece no sistema. Os pontinhos vermelhos ao lado da mola são usados para parar a mola que está se movimentando. Na caixa lateral direita da tela, podemos selecionar alguns itens que desejamos ver no sistema, como: comprimento da mola, gravidade, entre outros.
Na interface “Vetor”, são acrescentadas algumas funções além das mencionadas na interface “Intro”. Podemos selecionar na caixa lateral direita alguns itens como: o vetor deslocamento e comprimento da mola, gravidade, vetor velocidade, vetor aceleração, forças gravidade e mola, força resultante. Estas servem para uma melhor visualização do sistema. 
Na interface “Energia”, existe um gráfico de energia ao lado esquerdo da tela, onde podemos observar a quantidade de energia de acordo com a movimentação da mola. Podemos alterar o peso na caixinha que está na lateral esquerda da mola e a constante da mola caixinha q está na lateral direita da mola. Na caixa na lateral direita da tela, podemos selecionar o deslocamento e comprimento da mola, o local que a massa fica em equilíbrio, a gravidade e o amortecimento que desejamos colocar na mola. 
Na interface “Lab”, também existe um gráfico de energia ao lado esquerdo da tela, onde podemos observar a quantidade de energia de acordo com a movimentação da mola. Podemos alterar o peso na caixinha que está na lateral esquerda da mola e a constante da mola caixinha q está na lateral direita da mola. Na caixa na lateral direita da tela, podemos selecionar o deslocamento e comprimento da mola, o local que a massa fica em equilíbrio, o rastreio do período, a gravidade e o amortecimento que desejamos colocar na mola, os vetores velocidade e aceleração.
eloci
Em todas interfaces, podemos acionar a régua, cronômetro e se desejamos o sistema lento ou normal. 
Dados Experimentais e Análise
Interface “Intro”: 
Nesta interface obtemos as seguintes observações:
FORÇA: Puxar a mola contendo uma massa faz com que haja força sobre ela. Se puxar a mola com uma distância maior, a força aplicada será maior. Se puxar a mola com uma distância menor, a força aplicada também será menor. As forças presentes são a força elástica que faz a mola ficar subindo e descendo, e a força peso que mostra que a gravidade puxa a mola para baixo.
MASSA: Se a massa for maior o período será maior, se a massa for menor o período será menor.
CONSTANTE DA MOLA: Mede a rigidez da mola, isto é, molas com grande constante não deformam com facilidade, já as que possuem constante pequena, deformam com mais facilidade. Resumindo é a força que faz o cumprimento da mola variar. 
Vimos a interação entre a força elástica e a deformação da mola, de forma que implica a Lei de Hook. 
Interface “Vetor”: 
Nesta interface obtemos as seguintes observações:
FORÇA PESO: é sempre constante.
FORÇA ELÁSTICA: enquanto maior o deslocamento da mola maior é a força elástica. 
VETOR ACELERAÇÃO E VETOR VELOCIDADE: A aceleração e a velocidade são inversamente proporcionais.
Interface “Energia”:
Nesta interface obtemos as seguintes observações:
ENERGIA CINÉTICA: Aumenta de acordo com o movimento do sistema.
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL: Enquanto mais puxa a mola menor a Epg.
ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA: Enquanto maior o deslocamento, maior a energia potencial elástica.
ENERGIA TÉRMICA: Esta energia só está presente no sistema quando existe amortecimento. 
A Ec e a Epe variam, mas a soma entre elas é sempre constante, assim é dada a Energia Mecânica:
 Em= Ec+ Epe
Usa-se a conservação da Energia Mecânica, pois em qualquer ponto do sistema ela será a mesma. 
Interface “Lab”:
Nesta interface obtemos todas as observações anteriores, acrescentando apenas um mini gráfico onde podemos observar o período que acontece cada situação escolhida no sistema.
O amortecimento da mola nos mostra um pouco sobre o MHA (Movimento Harmônico Amortecido), onde podemos visualizar que de acordo com as forças de atrito neste sistema, a mola se movimenta com uma determinada amplitude inicialmente e com o passar do tempo esta vai diminuindo, caracterizando o amortecimento. 
Conclusão 
Com a execução da experiência mencionada conseguimos alcançar a ideia principal do conteúdo de forma divertida e interessante. Onde muitas observações puderam ser feitas de forma recreativa, apesar da matéria ser bem complexa e difícil para compreendermos sem auxílio de explicações de um professor.