fis 5 2 pendulo

Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Departamento de Física
Laboratório de Física V

Pêndulo Simples

João Marcos Marfim Gilaberte Bezerra – 201210118011
Abril – 2015

1 – Objetivo
Construir gráficos e obter relações funcionais entre grandezas através destes.

2 – Introdução
 Fundamentos físicos
Um pêndulo simples é definido como uma partícula de massa m suspensa do ponto O por um fio inextensível de comprimento l e de massa desprezível.
Se a partícula é deslocada da posição θ0 (ângulo que faz o fio com a vertical) e logo é solta, o pêndulo começa a oscilar.

O pêndulo descreve uma trajetória circular, um arco de uma circunferência de raio l. Estudaremos seu movimento na direção tangencial e na direção normal.
As forças que atuam sobre a partícula de massa m são duas
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O peso mg
A tensão T no fio

Decompomos o peso na ação simultânea de duas componentes, mg·sen θ na direção tangencial e mg·cos θ na direção radial.
 Equação do movimento na direção radial
A aceleração da partícula é an=v2/l dirigida radialmente para o centro de sua trajetória circular.
A segunda lei de Newton é escrita man=T-mg·cos θ
Conhecido o valor da velocidade v na posição angular podemos determinar a tensão T no fio.
A tensão T no fio é máxima, quando o pêndulo passa pela posição de equilíbrio, T

= mg+

É mínima, nos extremos de sua trajetória quando a velocidade é zero, T = mg.cos θ 0
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Princípio de conservação da energia

Na posição θ=θ0 o pêndulo somente tem energia potencial, que se transforma em energia cinética quando o pêndulo passa pela posição de equilíbrio.
Comparemos duas posições do pêndulo:
Na posição extrema θ=θ0, a energia é somente potencial.
E = mg(l-l·cosθ0)
Na posição θ, a energia do pêndulo é parte cinética e a outra parte potencial A energia se conserva v2 = 2gl(cosθ-cosθ0)
A tensão da corda é
T = mg(3cosθ-2cosθ0)
A tensão da corda não é constante, ou seja varia com a posição angular θ. Seu valor máximo é alcançado quando θ=0, o pêndulo passa pela posição