Pêndulo de torção

Resumo

O presente experimento envolve um estudo comparativo entre osciladores harmônicos simples em sistemas conservativos e não conservativos. Para a análise, utilizou-se um pêndulo de torção constituído por um fio e um cilindro e iniciou-se um processo de medição das variações angulares e do período de cada oscilação do pêndulo. Primeiramente, o estudo foi realizado em um sistema não amortecido (caso não dissipativo) e depois, em um sistema amortecido com água (caso dissipativo). A partir dos resultados, concluiu-se que o sistema conservativo pode ser considerado apenas para o sistema não amortecido e que há uma frequência característica para os dois sistemas.

Introdução

O pêndulo de torção é um sistema físico que apresenta oscilações harmônicas simples se deslocado rapidamente da sua posição de equilíbrio. Ele pode ser descrito como uma versão angular de um oscilador harmônico simples linear, sendo constituído por um fio suspenso preso a uma extremidade fixa superior e um corpo preso na sua parte inferior. [1] Oscilações são movimentos que exibem repetições padrões ao longo de um período de tempo e a elasticidade para o caso do pêndulo de torção, está associada à torção de um fio suspenso, e o disco é girado em torno de seu eixo vertical. Quando se provoca a rotação no corpo, gera-se um deslocamento , produzindo um torque restaurador, dado por: [1] (1) onde k é a constante de torção, que depende do diâmetro, do comprimento e do material de que é feito o fio.

Com isso, percebe-se que o sistema é a forma angular da lei de Hooke, na qual a força restauradora não se deve à gravidade, e sim a eliminação de deformações em um sistema material. Assim, a equação para determinar o período de um oscilador harmônico simples angular pode ser descrita da seguinte forma: (2) em que T corresponde ao período, I ao momento de inércia e k à constante de