Relatorio fisica

Relatorio fisica

(Parte 1 de 2)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

CURSO : ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL – I

TURMA : 2

ALUNOS:

ANO: 2008

SEMESTRE: 2

RELATÓRIO Nº 10

TÍTULO: PÊNDULO SIMPLES

AVALIAÇÃO DO CONTEÚDO

01 – FUNDAMENTO TEÓRICO : ..................................: __________

02 – PROCEDIMENTO DO EXPERIMENTO:..............: __________

03 – APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS:..............: __________

04 – CONCLUSÃO:.........................................................: __________

05 – APRESENTAÇÃO DO RELATÓRIO:...................: __________

___________________

SOMA DA AVALIAÇÃO .......................................: AV = __________

DATA DE REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO...: ____ / ____ / ____

DATA DE ENTREGA DO RELATÓRIO ...............: ____ / ____ / ____

Nº DE DIAS ENTRE A REALIZAÇÃO E A ENTREGA DO RELATÓRIO ....: D =

FATOR DE ADEQUAÇÃO....................................................................................: f = 1,175 – 0,025D

NOTA DO RELATÓRIO:........: R = f.AV =

R =

SUMÁRIO

1.0- TÍTULO 4

2.0- OBJETIVO 4

3.0- MATERIAL UTILIZADO 4

4.0- FUNDAMENTO TEÓRICO 4

5.0- PROCEDIMENTO DO EXPERIMENTO 7

6.0- APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 8

7.0- CONCLUSÃO 10

  1. - TÍTULO:

Pêndulo simples.

  1. - OBJETIVO:

Verificação em laboratório, do movimento pendular, bem como a determinação da aceleração da gravidade local.

  1. - MATERIAL UTILIZADO:

3.1- Pêndulo simples;

3.2- Cronômetro;

3.3- Sistema de pesos;

  1. - FUNDAMENTO TEÓRICO:

A física aplicada no Pêndulo Simples

Um pêndulo simples é um corpo ideal que consiste de uma partícula suspensa por um fio inextensível e de massa desprezível. Quando afastado de sua posição de equilíbrio e solto, o pêndulo oscilará em um plano vertical sob a ação da gravidade; o movimento é periódico e oscilatório, sendo assim podemos determinar o período do movimento.

A figura acima exemplifica um pêndulo de comprimento L, sendo m a massa da partícula. No instante mostrado, o fio faz um ângulo q com a vertical. As forças que atuam em m são o peso m.g e a tração da corda T.O movimento será em torno de um arco de círculo de raio L; por isto, escolheremos um referencial em que um dos eixos seja radial e o outro tangente ao círculo. O peso m.g pode ser decomposto numa componente radial de módulo m.g.cosq e numa componente tangencial m.g.senq . A componente radial da resultante é a força centrípeta que mantém a partícula na trajetória circular. A componente tangencial é a força restauradora onde o sinal negativo indica que F se opõe ao aumento de q .

Note que a força restauradora não é proporcional ao deslocamento angular q e sim a senq . O movimento portanto não é harmônico simples. Entretanto, se o ângulo q for suficientemente pequeno, senq será aproximadamente igual a q em radianos, com diferença cerca de 0,1% e o deslocamento ao longo do arco será x = L .q e, para ângulos pequenos, ele será aproximadamente retilíneo. Por isto, supondo sen q » q ,

Obteremos:

F = - m.g. q = - m.g. (x/L) = - (m.g/L).x (2)

Para pequenos deslocamentos, a força restauradora é proporcional ao deslocamento e tem o sentido oposto. Esta é exatamente a condição para se ter movimento harmônico simples e, de fato, a equação (2) acima tem a mesma forma que a equação, F = - k . x, com m.g/L representando a constante k. Para pequenas amplitudes, o período T (tempo de um ciclo) de um pêndulo pode ser obtido fazendo-se k = m. g /L

T = 2p (m / k)1/2 = 2p (m / (m .g / L)) 1/2

T = 2p (L / g)1/2

O Pêndulo Simples, através da equação acima, também fornece um método para medições do valor de g , a aceleração da gravidade. Podemos determinar L e T, usando equipamentos de um laboratório de ensino, obtendo precisão melhor do que 0,1%.

g = 4p 2L / T2

Note que o período T , é independente da massa m, da partícula suspensa.

Durante os últimos três séculos, o pêndulo foi o mais confiável medidor de tempo, sendo substituído apenas nas últimas décadas por oscilações atômicas ou eletrônicas. Para um relógio de pêndulo ser um medidor de tempo preciso, a amplitude do movimento deve ser mantida constante apesar de as perdas por atrito afetarem todo o sistema mecânico, Variações na amplitude, tão pequenas quanto 4° ou 5°, fazem um relógio adiantar cerca de 15 segundos por dia, o que não é tolerável mesmo em um relógio caseiro. Para manter constante a amplitude é necessário compensar com um peso ou mola, fornecendo energia automaticamente, compensando as perdas devidas ao atrito.

Determinando a aceleração da gravidade

Utilizando material muito simples, pode-se medir com boa precisão a aceleração da gravidade local, bem como introduzir o método científico a partir de situações experimentais.

Diagrama de corpo livre:

L L

 

mg mg

mg

A expressão da aceleração da gravidade local em função do período do pêndulo simples, tem o seguinte valor:

g = 4π2.L / T2...................................................(1)

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