F229 1o Semestre De 2015 Experimento 1

F229 1o semestre de 2015 – Experimento 1. Pêndulos Físicos
INTRODUÇÃO
O sistema composto por uma partícula de massa m, suspensa por um fio inelástico, sem massa e de comprimento l, oscilando em torno de uma posição de equilíbrio, pela ação da força da gravidade, é chamado de pêndulo simples e é um exemplo idealizado de oscilador harmônico. O seu período de oscilação é dado, para pequenos ângulos de oscilação, por
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onde g é a aceleração da gravidade.
Note que, nesse modelo, o período de oscilação não depende das massas e propriedades específicas da partícula ou do fio. O modelo de pêndulo simples, embora muito útil, nem sempre é uma boa aproximação para pêndulos reais.
Neste experimento, são estudados dois tipos de pêndulos que não podem ser tratados como pêndulos simples: o pêndulo composto e o pêndulo de torção. O experimento se divide em duas partes. Cada parte do experimento será realizada em uma aula.
PÊNDULO COMPOSTO
Um pêndulo composto, ou pêndulo físico, é um sistema em que um corpo rígido oscila em torno de um eixo fixo, pela ação da força gravitacional. Na Fig. 1 é representado o pêndulo composto que você usará neste experimento, juntamente com o foto-gate e cronômetro inteligente usados na determinação do período do movimento. O pêndulo é constituído por uma barra rígida e homogênea de alumínio, na extremidade da qual é presa uma placa retangular de ferro. O período de oscilação do pêndulo, T, para pequenos ângulos de oscilação, é dado por
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onde I0 é o momento de inércia do pêndulo em relação ao ponto de suspensão, M é a massa do pêndulo e D a distância entre o centro de massa (CM) do sistema e o ponto de suspensão.
Utilizando o teorema dos eixos paralelos de modo a relacionar I0 com o momento de inércia em relação ao centro de massa, ICM, e lembrando que ICM =
Mk2, sendo k o raio de giração, deduz-se que
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Figura 1. Pêndulo composto.
PÊNDULO DE TORÇÃO
Um sistema composto por um corpo rígido suspenso por um fio e capaz de oscilar em torno de