Oscilações Mecânicas Forçadas – Ressonância

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

Oscilações Mecânicas Forçadas – Ressonância
Objetivo:
Observar o fenômeno da ressonância em um sistema massa-mola.
Introdução:
Um sistema que executa oscilações forçadas podem ser associados a duas frequências angulares, uma delas está de acordo com a frequência angular das oscilações livres do sistema, ou seja, é a frequência natural do sistema adquirido a partir de uma perturbação curta; e a outra está associada com a frequência angular da força externa (contínua e periódica) que produz a oscilação forçada.
A amplitude do sistema de oscilação forçada ideal é máxima quando a frequência angular da força externa é igual à frequência angular natural do sistema. Essa situação caracteriza um caso de ressonância, na qual o sistema passa a oscilar com uma amplitude crescente.
Para um sistema que sofre oscilação forçada com amortecimento (caso real), percebemos que o menor amortecimento está associado a um pico de ressonância mais alto. Esse caso está ilustrado no gráfico ao lado.
Existem muitas situações na natureza na qual algo está oscilando e na qual o fenômeno de ressonância ocorre, todas as estruturas mecânicas possuem uma ou mais frequências naturais de vibração. Se a estrutura é submetida a forças periódicas de mesma frequência ou próxima a frequência natural pode ocorrer o efeito de ressonância, de forma mais brusca ou não dependendo do amortecimento do sistema, e isso pode causar a ruptura da estrutura.

Material Utilizado:
Molas e massas;
Balança;
Cronometro;
Vibrador;
Gerador de frequência;
Cabos de conexão elétrica
Suporte rígido vertical

Procedimentos:
1. Adicionou-se uma mola junto à massas no suporte e as pesou, após acoplou a outra extremidade da mola em um suporte rígido vertical.
2. Determinou a frequência natural esperada ( com o sistema funcionando, mediu-se o período (T) de oscilações com um cronometro e calculou-se f=1T)
3. Acoplou o conjunto massa- mola no pino apropriado do