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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SÃO PAULO FATEC-SP Guilherme Lopes de Carvalho Mecânica de Precisão – 3º semestre Turma - 133 RELATÓRIO DA EXPERIÊNCIA Nº 2 Pêndulo simples Poá 2021 Pêndulo Simples Objetivo Determinação da aceleração da gravidade através do pêndulo simples. Introdução O pêndulo simples consiste em um corpo de massa m suspenso por um fio de massa desprezível, flexível e inextensível. A figura 1 mostra o esquema de um pêndulo simples de comprimento L. O pêndulo é afastado de sua posição de equilíbrio, no ponto 0, até a posição 1 onde é solto, atinge a posição 2 e retorna para a posição 1, executando assim uma oscilação completa. amplitude angular d L 2 1 0 posição de S equilíbrio Figura 1: Esquema de um pêndulo simples O pêndulo oscila em um plano vertical, descrevendo um arco de circunferência. O máximo deslocamento do pêndulo em relação à posição de equilíbrio denomina-se amplitude. Quando o arco S é muito pequeno comparado com o comprimento L, o pêndulo descreve “pequenas oscilações”. Isto significa que o arco S se confunde com o segmento de reta horizontal d. Neste caso, a oscilação de um pêndulo é um exemplo de Movimento Harmônico Simples. O intervalo de tempo necessário para o pêndulo executar uma oscilação completa denomina-se período. Galileu chegou à expressão matemática que fornece o período de um pêndulo em função de seu comprimento L (distância L = ( 0,950 0,001) m T = ( 1,956 0,001 ) s g = ( 9,803 0,011) m/s 2 L = (0,950 0,001) m entre o ponto de suspensão e o centro do corpo e a aceleração local da gravidade g: T 2 (1) Rigorosamente, esta equação somente é válida para: amplitudes infinitamente pequenas um pêndulo em que a massa m esteja toda concentrada na extremidade do fio de suspensão Procedimento Experimental 1- Cálculo da aceleração local da gravidade utilizando o valor de medida única de T Monte um pêndulo simples de comprimento L compreendido entre 0,3m e 2m. Afaste a massa do pêndulo, lembrando-se de utilizar uma amplitude (ângulo de abertura) bastante pequena, de modo que o pêndulo possa oscilar em M.H.S. Realize apenas uma medida do período T. Use o cronometro do celular com uma precisão de centésimos de segundos ( 00:00:00). Determine o valor de g com sua respectiva incerteza, através da equação 1. 2- Cálculo da aceleração local da gravidade utilizando o valor de uma série de medidas de 10T Monte outro pêndulo simples com comprimento L, igual ao anterior, e compreendido entre 0,3m e 2m. L g g = (9, 511 0,184 ) m/s 2 Tmedia = (1,986 0,019) s Utilizando o mesmo procedimento da primeira parte, realize uma série de medidas de 10 T e preencha a tabela 1. Tabela 1: Série de medidas de 10 T de um pêndulo simples de comprimento L. Dados para determinação do desvio padrão de T N 10. T (s) T (s) T Ti (s) T Ti 2 (s 2 ) 1 18,92 1,892 0,094 0,0088 2 19,40 1,940 0,046 0,0021 3 19,43 1,943 0,043 0,0018 4 21,26 2,126 -0,140 0,0197 5 19,35 1,935 0,051 0,0026 6 19,24 1,924 0,062 0,0038 7 21,54 2,154 -0,168 0,0283 8 19,75 1,975 0,011 0,0001 9 19,57 1,957 0,029 0,0008 10 20,05 2,005 -0,019 0,0004 11 19,07 1,907 0,079 0,0062 12 20,24 2,024 -0,038 0,0015 13 20,08 2,008 -0,022 0,0005 14 19,56 1,956 0,030 0,0009 15 20,40 2,040 0,094 0,0088 i T Ti n 1 2 0,0774 Calcule T com sua respectiva i;a incerteza. Determine o valor de g com o valor de T encontrado. Utilize a equação 1. Compare com o valor de g obtido na primeira parte da experiência. Conclusão O experimento tinha como objetivo determinação da aceleração da gravidade através do pêndulo simples, o que foi alcançado, mesmo havendo algumas incertezas. A gravidade da capital de São Paulo, que já foi calculada pelo professor João Carlos, dentro da Faculdade de Tecnologia de São Paulo (FATEC – SP), é de 9,81 m/s 2 e como a cidade em que foi realizado o experimento (Poá) esta num nivel abaixo da capital, era de se esperar que a aceleração da gravidade fosse menor. O erro percentual entre o valor experimental e teorico foram de 2,98%, o que também era de se esperar, logo que em um dos cálculos utilizamos a média e em outro apenas um valor. A unica incerteza que tenho em relação aos resultados, é por conta das osilações feitas no pêndulo, já que elas podem ter sofrido alguns desvios por influencia do ar. Referências CARRERO, J. C. B. Tratamento de Dados Experimentais.pdf, São Paulo, ano 25, 12 ago. 2020. Disponível em: <https://iscic.webnode.com/programas/>. Acesso em: 22 fev. 21.
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