Experimento: pendulo simples

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Experimento I
Pendulo Simples

Nome: Thobias Ampessan Lemos da Silva (10/0125531)
Curso: Engenharia Mecânica
Professor: Marcus Vinicius Girão de Morais
Disciplina: Vibrações I Turma: A

Objetivos
O objetivo principal deste experimento é a determinação da aceleração da gravidade se atendo a observação das leis do movimento que regem o comportamento de um sistema baseado nopendulo simples.
A validação dos resultados obtidos experimentalmente será comparada com os valores obtidos pelo órgão INMETRO.

Introdução
Um pêndulo simples consiste de uma partícula suspensa por um fio inextensível e de massa desprezível. Quando afastado de sua posição de equilíbrio e solto, o pendulo oscilará em um plano vertical sobre a ação da gravidade; o movimento é periódico eharmônico, sendo assim pode-se determinar o período do movimento.

Figura I: Modelo físico do experimento - Pendulo simples

O movimento do corpo se dá em torno de um arco de raio (L). Sairá da origem dos eixos coordenados um eixo radial e o outro tangencial ao arco como mostrado na (Figura I).
Deve-se atentar ao fato de que neste experimento estarmos usando pequenos ângulos de ‘’disparo’’ do pendulo(em torno de 15°).
A equação de movimento de um pêndulo simples pode ser descrita da forma:

Equação I: Equação de movimento - Pendulo Simples


Da (Equação I) obtemos os seguintes dados:

Equação II: Frequência de oscilação - Pendulo Simples

Equação III: Valor da gravidade local - Pendulo simples



Utilizando materiais simples de laboratório, pode-se medir com boaprecição a aceleração da gravidade local.

Aspectos construtivos e Instrumentação
Para o experimento realizado foi constituído por uma massa concentrada preso na extremidade de um fio.
Peça | Características | Montagem | Função |
Esfera | | Presa na extremidade do pendulo em um ponto. | Concentrar a massa do pendulo em um ponto. |
Fio de Nylon | Fio aproximadamenteinextensível. | Extremidade superior presa na bancada, e a inferior na esfera. | Pendurar a esfera. Permitir a variação do seu comprimento para variar o período de vibração. |
Tabela I: Componentes do experimento - Pendulo Simples

Instrumento | Erro Instrumental | Grandeza a ser medida |
Balança Digital | | Peso da esfera |
Paquímetro | | Diâmetro da esfera |
Trena | | Tamanho do fio|
Cronometro | | Tempo de oscilação |
Transferidor | | Ângulo de partida do pendulo |
Tabela II: Instrumentação do experimento - Pendulo Simples

Considerações
Para o experimento, foram feitas as seguintes considerações:
I. Massa da esfera concentrada em seu centro de massa;
II. Fio sem massa;
III. Fio inextensível;
IV. Ausência do amortecimento do ar;
V. Pequenosângulos de oscilação.

Procedimentos
Foram utilizados os seguintes procedimentos para a realização do experimento em questão:
I. Cortamos três comprimentos diferentes do fio de nylon. Cada comprimento obtido foi anotado na (Tabela III);
*A esfera de chumbo possui uma argola em que foi acoplado o fio de nylon. (O comprimento do fio de nylon foi medido com relação ao começo da argola);
II.Medimos o peso e o diâmetro da esfera utilizada no experimento. Cada diâmetro obtido foi anotado na (Tabela III);
III. Amarramos o fio na extremidade do parafuso, presente na bancada, e apertamos bem de modo que não ocorra um ‘’escorregamento’’ do fio que possa interferir nos resultados;
IV. Com um transferidor, movimentamos o sistema em 15°;
V. Soltamos a esfera e com o cronometromedimos o tempo em que o pendulo leva para executar dez oscilações. Foi repetida esta etapa 10 vezes e cada tempo obtido foi anotado na (Tabela III).
VI. Repetimos as etapas IV e V para os outros comprimentos de fio obtidos na etapa I.

Resultados

| Dados da Massa da Esfera |
Medidas | Valor da massa (g) |
1 | 260 |
2 | 260 |
3 | 260 |
Média | 260 |
Desvio Padrão | 0 |
|...
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