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Determinando a Aceleração da Gravidade com um Pêndulo Simples, Exercícios de Física

realização do experimento pêndulo simples para determinar a aceleraçãoda gravidade local.

Tipologia: Exercícios

2022

Compartilhado em 15/05/2023

tiago-pacheco-12
tiago-pacheco-12 🇧🇷

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Ministério da Educação
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Campus Curvelo
Disciplina: Física Experimental I
1
PÊNDULO SIMPLES
1. Objetivo
Analisar gráficos, cálculo da propagação da incerteza e apresentar as medidas corretamente,
e a determinação da aceleração da gravidade 𝑔, usando um pêndulo simples.
2. Introdução
Considere um pêndulo simples Figura 1, constituído por um objeto de massa 𝑚 pendurado
por um fio inextensível de comprimento 𝑙, cuja massa é muito menor que a do objeto, de modo que
o centro de massa do sistema (𝑓𝑖𝑜+𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎) coincide com o centro de massa do objeto de massa 𝑚.
Figura 1- Pêndulo simples em pequenas oscilações 𝜃 < 10°.
Supondo que esse sistema ao ser afastado dessa posição de equilíbrio de um ângulo 𝜃 e após
ser abandonado, o pêndulo executará um movimento oscilatório sob a ação da gravidade 𝑔. Para
pequenas oscilações 𝜃 < 10° e considerando o atrito desprezível, o período 𝑇 de uma oscilação de
um pêndulo simples é dado pela equação.
𝑇 = 2𝜋𝑙
𝑔 (1)
Onde 𝑔 é a aceleração da gravidade e 𝑙 é a distância entre o centro de rotação e o centro de massa do
objeto de massa 𝑚.
3. Materiais e Métodos
Barbante fino, esfera, cronômetro e régua
O experimento consiste em medir o período de oscilação de um pêndulo simples, variando
seu comprimento 𝑙. Para isso, você deve usar uma montagem como a mostrada na Figura. 1.
Estabeleça um comprimento inicial por exemplo, 𝑙1=2𝑚, meça o período 𝑇 do pêndulo para
10 oscilações e determine o período médio 𝑇 para uma única oscilação.
Repita esse procedimento para vários valores de comprimento 𝑙 do fio e construa uma tabela
com os resultados obtidos.
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Baixe Determinando a Aceleração da Gravidade com um Pêndulo Simples e outras Exercícios em PDF para Física, somente na Docsity!

Ministério da Educação

Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

Campus Curvelo

Disciplina: Física Experimental I

1

PÊNDULO SIMPLES

1. Objetivo

Analisar gráficos, cálculo da propagação da incerteza e apresentar as medidas corretamente,

e a determinação da aceleração da gravidade 𝑔, usando um pêndulo simples.

2. Introdução

Considere um pêndulo simples Figura 1, constituído por um objeto de massa 𝑚 pendurado

por um fio inextensível de comprimento 𝑙, cuja massa é muito menor que a do objeto, de modo que

o centro de massa do sistema (𝑓𝑖𝑜 + 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎) coincide com o centro de massa do objeto de massa 𝑚.

Figura 1 - Pêndulo simples em pequenas oscilações 𝜃 < 10°.

Supondo que esse sistema ao ser afastado dessa posição de equilíbrio de um ângulo 𝜃 e após

ser abandonado, o pêndulo executará um movimento oscilatório sob a ação da gravidade 𝑔. Para

pequenas oscilações 𝜃 < 10° e considerando o atrito desprezível, o período 𝑇 de uma oscilação de

um pêndulo simples é dado pela equação.

𝑙

𝑔

Onde 𝑔 é a aceleração da gravidade e 𝑙 é a distância entre o centro de rotação e o centro de massa do

objeto de massa 𝑚.

3. Materiais e Métodos

 Barbante fino, esfera, cronômetro e régua

O experimento consiste em medir o período de oscilação de um pêndulo simples, variando

seu comprimento 𝑙. Para isso, você deve usar uma montagem como a mostrada na Figura. 1.

Estabeleça um comprimento inicial por exemplo, 𝑙

1

= 2 𝑚, meça o período 𝑇 do pêndulo para

10 oscilações e determine o período médio 〈𝑇〉 para uma única oscilação.

Repita esse procedimento para vários valores de comprimento 𝑙 do fio e construa uma tabela

com os resultados obtidos.

Ministério da Educação

Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

Campus Curvelo

Disciplina: Física Experimental I

2

4. Dados experimentais

Na tabela a seguir estão listadas as alturas e os tempos de queda.

Comprimento 𝑙 (m)

𝜎

𝑙

= ±

Tempo para 10

oscilações (s)

Período médio de uma oscilação 〈𝑇〉 Erro no

período 𝜎

𝑇

〈𝑇〉

2

t 1

t 2

t 3

〈𝑇〉

1

〈𝑇〉

2

〈𝑇〉

3

〈𝑇〉

5. Atividades para elaboração do relatório

  1. Faça uma breve introdução teórica sobre o experimento estudado, demonstrando a dedução

da equação (1) e indique quais são as condições experimentais sob as quais essa relação é válida.

  1. Descreva os materiais utilizados, como foi realizado o experimento e a coleta de dados

(apresente os dados em uma tabela adequada).

  1. Faça uma estimativa do erro para as medidas de 𝑙 e 𝑇, (coloque na tabela).
  2. Construa um gráfico de

𝑥 𝑙, com suas respectivas barras de erros. Observe que os pontos

registrados no gráfico não obedecem uma reta, como, de acordo com a equação 1.

  1. Aplique o processo de processo de linearização na equação (1) e em seguida aos seus dados,

inclua esses dados linearizados em sua tabela.

  1. Construa um gráfico com os dados linearizados em seguida faça uma regressão linear.
  2. A partir dos parâmetros fornecidos pelo ajuste linear, determine o valor da aceleração da

gravidade 𝑔 e calcule o seu respectivo erro 𝜎 𝑔

  1. Escreva uma conclusão sobre seus resultados desse experimento.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 https://www.fisica.ufmg.br/ciclo-basico/noticias/2018/03/14/pagina-das-disciplinas-de-fisica-experimental/

 https://www.fisica.ufmg.br/ciclo-basico/wp-content/uploads/sites/4/2020/05/Medicoes_e_ Incertezas.pdf