Pêndulo de torção

Resumo

Analisamos neste experimento um sistema físico que realiza oscilações harmônicas, o pêndulo de torção. Consiste em um sistema formado por um corpo rígido, no caso, um cilindro de latão, suspenso por um fio e capaz de oscilar em torno de seu eixo, sendo o movimento harmônico simples para qualquer ângulo de torção inicial, exceto, é claro, de ângulos que possam produzir deformações permanentes no fio e alterem suas propriedades elásticas.

No que diz respeito às oscilações, em vez do corpo ser deslocado da sua posição de equilíbrio, ele é girado em torno de seu eixo vertical. Isto causa uma deformação do fio que o sustenta, que tende a retornar ao seu estado original sob a influência do torque restaurador exercido pelo fio.

O período de oscilação de um pêndulo de torção depende do fio e do corpo suspenso. Neste último caso, a dependência se expressa pelo momento de inércia do corpo em torno de um eixo que se situa no prolongamento do fio. Em relação ao primeiro fator, a dependência se dá tanto nos aspectos geométricos do fio (diâmetro e comprimento) bem como no material de que ele é feito.

Para medição desses períodos no experimento foi utilizado um cronometro inteligente com foto-gate para dez comprimentos diferente do fio. Com esses dados e medindo também o diâmetro do fio e as dimensões do cilindro de latão, chegamos ao valor de [pic]para o módulo de cisalhamento do fio, sendo o erro associado a imperfeições na realização das medidas e nos objetos utilizados, como também a forças dissipativas não consideradas.

Objetivo

O objetivo do experimento é, a partir dos períodos de oscilação do pêndulo e dos respectivos comprimentos do fio, determinar o seu módulo de cisalhamento através da linearização da Eq. 3 apresentada na teoria.

Teoria

O pêndulo de torção é formado o por um corpo suspenso por um fio, que quando submetido a pequenas torções (pequenas o suficiente para não causar deformações no pêndulo) oscila em torno de um eixo