Pêndulo Simples

Pêndulo Simples

William Geraldo Bueno1; Marco Aurélio Barbosa2; Daniele Francisca Wiecheteck Alves3; Moises Alexandre Knopp Jr4; Tais Marques5;Raphael Wichert6; Johnnatan W. Oliveira7.

Resumo

Experimento com objetivo de encontrar a aceleração da gravidade e provar imposições sobre a independência da massa em relação ao período utilizando e fabricando um pêndulo simples e outro físico. Foram encontrados valores da gravidade próximos a um padrão encontrado para diferentes valores do comprimento do fio, massa e período. Verificar que o período de oscilação de um pêndulo físico é independente da amplitude angular, para pequenas oscilações, medir grandezas físicas diretas e, a partir de um gráfico, determinar outras grandezas; e analisar o comportamento dinâmico de um corpo suspenso.

Palavras-chave: Experimento, Pêndulo Simples, Pêndulo Físico, Período, Aceleração, Gravidade.

1. Formatação geral

Introdução

O pêndulo simples é constituído por um corpo suspenso em um fio leve não extensível. Quando afastado de sua posição de equilíbrio estável e solto, o pêndulo oscila no plano vertical, em torno do ponto de fixação do fio, devido à ação da força da gravidade.

Galileu Galilei foi o primeiro a observar, por volta de 1583, que o período do movimento pendular era constante, ao comparar o movimento de oscilação de uma lâmpada dependurada por um fio no teto da catedral de Pisa com as batidas de seu coração.

Pêndulo é um corpo pesado, também chamado prumo, suspenso no extremo inferior de um fio de tal forma que, ao ser afastado de sua posição de equilíbrio, oscila sob a ação da gravidade. .

Figura 1

Figura 1 :Pêndulo Simples.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 m.

O pêndulo físico pode ser usado como relógio, pois seu período é praticamente independente da amplitude (para pequenas oscilações). Além disso, pode ser usado para medir o valor local da aceleração da gravidade.

Figura 2

Figura 2 Pêndulo Físico. Corpo de massa M oscila em um plano vertical, em torno de um eixo horizontal que o suspende sem atrito. O corpo executa Movimento Harmônico Simples, no limite de pequenas amplitudes angulares. O torque restaurador exercido pela força peso atua no sentido de levar o corpo para a posição de equilíbrio, na vertical. A figura mostra o desvio angular no sentido anti-horário e o torque restaurador no sentido contrário (horário).

2. Apresentação Teórica do Problema

As equações matemáticas que regem o comportamento do pêndulo simples,

São: o período (T) em função do comprimento (L) do fio que determina o pêndulo simples. O período do movimento do pêndulo, para pequenos ângulos, é dado por

Onde:

L é o comprimento do pêndulo,

g é a aceleração da gravidade local.

O que nos permite determinar a aceleração da Gravidade apenas pela determinação do período T e do comprimento L do fio.

O pêndulo físico pode ser chamado de pêndulo real, pois não tem uma distribuição uniforme de massa. Ele consiste em um objeto que oscila em torno de um eixo de rotação perpendicular ao plano em que se movimenta. Pela Segunda Lei de Newton para corpos extensos, temos:

Onde:

I é o momento de inércia

m é a massa do corpo

g é a aceleração da gravidade local

d é a distância do ponto fixo ao centro de massa do corpo

3. Material Utilizado

• Fio com comprimento variado;

• Corpo de Massa m adequada ao experimento;

• Suporte para ajuste e apoio do fio e Massa;

• Régua