EXPERIMENTO DE FISICA

Mecânica e Ondas
Trabalho de Laboratório
Movimentos Oscilatórios num sistema Massa-Mola
Objectivo
Determinação da constante elástica de um mola. Estudo dos movimentos do sistema massa-mola. 1. Introdução
O sistema a estudar está ilustrado na foto da Figura 1 e consiste numa mola suspensa

Figure 1: Fotos da montagem a utilizar num fio e que por sua vez suporta uma barrinha roscada que tem acoplado com uma massa de 150g ou de 200g e um pequeno disco de cor. O fio que suspende o conjunto encontra-se ligado, com o auxílio de uma roldana, a um pequeno pino montado fora do eixo de um disco motorizado controlado por uma fonte eléctrica.
Controlando a velocidade de rotação do disco podemos controlar a força de oscilação que se aplica ao sistema massa-mola. A montagem pode ser esquematizada de acordo com a figura 2.

Mecânica e Ondas – Movimentos Oscilatórios (2º semestre 2007/08) (Versão 4)

1

0

d

ω =0

l z Figura 2: Esquema da montagem
A mola que se utiliza neste trabalho consiste numa espiral metálica cujo comprimento depende da massa que nela se encontra suspensa. De acordo com a Lei de Hook a força que a mola exerce é directamente proporcional à variação do seu alongamento. Se l0 for o comprimento natural da mola então podemos escrever r r r Fel = " K(l " l0 )ez = " K#zez

(1)

"z = z # d # l0

(2)

! onde K é constante elástica.

1.1 Situação de equilíbrio !
Numa situação de equilíbrio tem-se que o peso da massa iguala a força elástica da mola e portanto r r
(3)
P = "Fel
Como P = mg e, de acordo com (2), temos "zeq = zeq # d # l0 obtém-se a posição de equilíbrio m
! zeq = g + (d + l0 )
(4)
K
!
! m (4a)
"l = g
K

! onde m é a massa suspensa na mola e g a aceleração da gravidade.
A equação (3) pode ser utilizada para determinar a constante elástica da mola
!
a partir do declive da recta definida por um conjunto de pares de valores ("l,m) como no exemplo da figura 3.
!

Mecânica e Ondas –