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PÊNDULO FÍSICO
1. INTRODUÇÃO
O objetivo desta experiência é estudar o movimento harmônico simples de
um pêndulo físico, e em seguida, determinar o seu momento de inércia em
relação ao eixo em torno do qual ocorrem as oscilações.
- MATERIAIS
Corpo Básico, Armadores, Manivela, Pêndulo Físico, Suporte para Pêndulo
Físico, Balança, Massas Padronizadas, Escala Milimetrada, Cronômetro,
cordão e alfinete.
- MONTAGEM
Figura 1 Esquema de montagem do instrumento para realização do experimento
4. PROCEDIMENTOS
Ao chegar ao laboratório o corpo básico já estava armado na posição vertical de trabalho. Então, foi fixado o suporte para pêndulo físico no orifício da lingüeta graduada situada entre as marcas de 15 e de 20 cm. Mediu e anotou a distância L entre o orifício da extremidade do pêndulo e o orifício do centro do pêndulo, ou seja, seu centro de massa. Em seguida, foi introduzido simultaneamente o alfinete no orifício do suporte para pêndulo físico e no orifício da extremidade do pêndulo físico. Para que não houvesse atrito entre o pêndulo e a lingüeta graduada, utilizou-se um calço para que um ficasse paralelo ao outro. Em seguida, o pêndulo físico foi colocado para oscilar em um intervalo de dez oscilações completas, estes intervalos foram medidos e o período T
anotado na Tabela I. Este procedimento foi repetido dez vezes até completar a tabela I. E no final deste procedimento, a massa do pêndulo físico foi medida e anotada.
- MEDIDAS E TABELAS
Massa do pêndulo físico: m = 40,46g
Distância (ponto de apoio / centro de massa): L =33,5cm
TABELA I Medidas do período das dez oscilações do pêndulo físico
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 T (s) 1,349 1,353 1,353 1,336 1,347 1,344 1,341 1,347 1,333 1,
- ANÁLISES
O diagrama de corpo livre para o Pêndulo Físico em uma posição angular qualquer em relação ao ponto de equilíbrio segue abaixo.
Aplicando-se a segunda Lei de Newton ao movimento harmônico do corpo rígido, obtemos:
Como o ângulo usado na experiência é tal que , consideramos o , e reescrevendo a expressão obtida acima, ficamos com: , que é equação do movimento harmônico simples. Resolvida a equação diferencial acima, encontramos o seguinte resultado: , onde é o deslocamento angular máximo com relação à posição de equilíbrio, e é o ângulo de fase. Devemos observar que é a freqüência angular do movimento e que é dada por , substituindo essa última expressão dada em, obtemos a expressão para o valor experimental do momento de inércia do Pêndulo Físico:
Um cronômetro poderia ser utilizado para medir o comprimento de uma barra longa, colocando-se a mesma para oscilar como se fosse um pêndulo, daí com o auxílio do cronômetro mede-se o seu período de oscilação e sabendo o momento de inércia da barra () e sua massa e utiliza-se a forma.
Tratamento Estatístico
✓ Cálculo do desvio médio.
0,
Regra: o primeiro número significativo do desvio é igual a dois, portanto
arredonda-se para dois significativos. Temos então:
E tendo
s
✓ Cálculo do Desvio Padrão e Desvio Maximo.
desvio máximo.
exp Max = It+ Im+ IL
Temos:
logo: I exp = m.g.L.t^2 /4 2
Iexp = 60947,18809 g/cm 2
desvio máximo
Iexp = (609±6)x10 2 g/
cm 2
desvio padrão
Iexp = (609±4) x10^2
g/cm 2
desvio padrão
exp pad =
Pêndulo Físico
ALUNO: Gabriela Batista Ferreira
MATRÍCULA: 115111498
CURSO: Engenharia Química
TURMA : 04
PROFESSOR: Cleide
CAMPINA GRANDE - PB, 03/04/2016.
