Aula de ondas

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS CURSO: BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ONDAS E TERMODINÂMICA EXPERIMENTO 3: MOVIMENTO PERIÓDICO – PÊNDULO FÍSICO PROF. JOSÉ LUIZ ALUNO(A): TURMA:

NOTA

DATA:

1 – OBJETIVO: Investigar o movimento harmônico simples em um pêndulo físico. Determinar o momento de inércia de um corpo; 2 – TEORIA: Um pêndulo físico é definido como um corpo rígido de massa m de centro de massa localizado em CM suspenso por um ponto O que pode oscilar em movimento harmônico simples (veja a Fig. 01). Se afastarmos de um deslocamento angular θ de sua posição de equilíbrio e então abandonarmos este corpo, o pêndulo começa a oscilar em torno da posição de equilíbrio, por um torque restaurador relacionado a uma componente da força peso p na direção perpendicular a linha que liga o centro de sustentação e o centro de massa. A distância entre o eixo de sustentação O e o centro de massa CM é L. O torque τ é definido como o produto vetorial entre o deslocamento e a força atuante. Desta forma , τ = L × px e seu módulo vale τ = – L.p.senθ = – L.(mg).senθ. O torque pode ser definido também como o produto entre o momento de inércia I e a aceleração angular d2θ/dt2 e ainda para pequenas oscilações podemos aproximar sinθ ≈ θ e escrever:

I

d2 θ +L .  m. g  θ=0 . dt 2

Figura 01

Como L é a distância entre o centro de massa CM e o ponto de sustentação O, g é a gravidade, m é a massa e I é o m. g . L I momento de inércia do corpo, a freqüência angular ω é dado por ω= e o período é T=2π . I mgL





3 – MATERIAL UTILIZADO

• Haste com furos e um dinamômetro; • Suporte para sustentação da haste;

• Trena e dinamômetro; • Cronômetro;

4 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 4.1 – Para o corpo oscilante do pêndulo físico utilizaremos uma haste uniforme. Inicialmente, escreva ao lado a equação que relaciona o momento de inércia e o período. 4.2 – Com um dinamômetro meça a