Física 1

Instituto de Ciências
Departamento de Física e Química
Laboratório de FIS-02

2° Trabalho Experimental

PÊNDULO DE TORÇÃO

1- OBJETIVO
O objetivo desta experiência foi de demonstrar que o torque aplicado a um pêndulo de torção é proporcional ao seu ângulo de torção. E relacionar o mecanismo de perda de energia do sistema estudado com a diminuição da amplitude do movimento do pêndulo.

2- INTRODUÇÃO TEÓRICA
2.1- O PÊNDULO DE TORÇÃO
O pêndulo de torção consiste em um disco, suspenso por um fio que passa por um eixo em seu centro de massa. Nesse fio pode-se prender algumas peças com pesos, que forçaram o fio para baixo, fazendo o disco rodar. Pelo esquema abaixo podemos entender melhor a configuração de um pêndulo de torção: Na posição de equilíbrio do disco, uma linha radial OP é traçada. Fazendo-se o disco girar, de modo que OP coincida com OQ, o fio de suspensão sofrerá uma torção e exercerá um torque sobre o disco, de modo a faze-lo voltar à posição de equilíbrio (Vide Figura 1).

Figura 1 –Esquema de um Pêndulo de Torção
Esse torque é proporcional ao ângulo de giro e quando o ângulo é pequeno pode-se tomar o torque pela fórmula: τ = −k ⋅ φ

(1)

Onde, k é o coeficiente de torção e é dependente do fio utilizado. Pode-se notar a semelhança da equação (1) com a força restauradora de uma mola pela Lei de Hooke:
→

→

F = −K. x

(2)

Conclui-se assim que este é um Movimento Harmônico Angular, e seu deslocamento angular é dado por: θ = θ máx . cos( wt + δ)
(3)
Onde,

θmáx é o deslocamento angular máximo (amplitude)
(wt + δ) é a fase do movimento δ é a fase inicial do movimento (t = 0s)

2.2- OSCILAÇÕES AMORTECIDAS
Em oscilações amortecidas, as forças sofrem perda de energia mecânica, fazendo com que as oscilações a se extinguirem gradualmente. No caso do pêndulo atuar em um disco que esteja em um líquido viscoso, este líquido causará um torque no pêndulo que causará um amortecimento. O toque nesse caso será dado