Física 2 experimental

1. Introdução Teórica Oscilações
Oscilações são encontradas em todos os campos da Física. Ocorrem quando um sistema é perturbado a partir de uma situação de equilíbrio estável1. Exemplos de sistemas mecânicos vibratórios incluem pêndulos, diapasões, cordas de instrumentos musicais e colunas de ar em instrumentos de sopro. A corrente elétrica alternada de que nos servimos é oscilatória, e oscilações da corrente em circuitos elétricos têm inúmeras aplicações importantes2. Estamos cercados de movimentos que se repetem. Oscilações menos evidentes são as das moléculas de ar que transmitem a sensação do som, dos átomos de um sólido que dão a sensação de temperatura e de elétrons nas antenas dos transmissores de rádio e televisão3. Para um modelo ideal, um pêndulo desviado da posição de equilíbrio e depois solto fornece um exemplo de oscilação livre, em que o sistema não é submetido a forças externas oscilatórias e estabelece seu próprio período de oscilação2. Porém no mundo real, oscilações são geralmente amortecidas, ou seja, o movimento se reduz gradualmente transformando energia mecânica em energia térmica, pela ação das forças de atrito3.

O Pêndulo Simples
Um pêndulo simples é definido como uma partícula de massa m suspensa do ponto O por um fio inextensível de comprimento L e de massa desprezível. Se a partícula é deslocada da posição θ0 (ângulo que faz o fio com a vertical) e logo é solta, o pêndulo começa a oscilar. O pêndulo descreve uma trajetória circular, um arco de uma circunferência de raio L, podemos observar o esquema na figura 1.1. O movimento será em torno de um arco de círculo de raio L, por isto, escolhemos um referencial em que um dos eixos seja radial e o outro tangente ao círculo. O peso m.g pode ser decomposto numa componente radial de módulo m.g.cosθ e numa componente tangencial m.g.senθ.

θ

T v=0 mg.senθ mg mg.cosθ

Fig. 1.1: esquema de um pêndulo simples; as forças que atuam na partícula de massa m são a tração T e o peso mg. 1