pendulo fisico

Relatório Aula Prática: Pêndulo Físico

Introdução

Teoricamente um pêndulo simples é um sistema ideal que consiste de uma massa puntiforme m suspensa por um fio leve e inextensível. Em termos práticos pode ser considerado como uma massa suspensa por um fio em um ponto fixo. Quando puxado para o lado e solto, ele oscila em torno de seu ponto mais baixo, que é a posição de equilíbrio. O movimento ocorre em um plano vertical e é regido pela força gravitacional. Para pequenas oscilações ( ângulos < 10°) o movimento é caracterizado com Movimento Harmônico Simples (MHS). No entanto, existem outros tipos de pêndulos que podem ter suas leis derivadas do pêndulo simples, como o objeto de estudo desse experimento: o pêndulo físico ou composto. Pêndulo Físico pode ser definido como um corpo pendurado que oscila em torno de um eixo fixo (certo ponto O) que não passa pelo seu centro de massa e está a uma distância d dele. Se para o pêndulo simples a massa m foi tratada como uma partícula sobre a qual agiam forças externas, nesse caso é necessário considerar a barra como um corpo rígido submetido a um torque resultante. Vejamos na ilustração abaixo:

Considere: d – distância entre o ponto O e o centro de gravidade m – a massa total do corpo
I – momento de inércia do corpo em torno do seu próprio eixo de rotação
Ө – deslocamento angular a partir do ponto de equilíbrio
O Teorema dos eixos paralelos nos afirma que:
I = Icm + M.d²
I = m.L²/12 + m.d²
I = m.(L²/12 + d²)
O momento de Inércia pode ser expresso em função do raio de giração (K). O significado físico do raio de giração (k) pode ser melhor entendido da seguinte maneira: se um corpo rígido com massa m tem um momento de inércia I em torno de um eixo, ele se comporta como se toda a sua massa estivesse rotacionando a uma distância k deste eixo. Notar que este eixo não é necessariamente aquele que passa pelo centro de massa. A expressão do momento de inércia em função desse raio é a seguinte: