Movimento harmônico amortecido e pêndulo simples

MOVIMENTO HARMÔNICO AMORTECIDO E PÊNDULO SIMPLES

1. OBJETIVO Estudo das oscilações amortecidas de um pêndulo simples, de forma a complementar o conteúdo visto na disciplina FIS224. Medir o coeficiente de atrito viscoso de um pêndulo com o ar.

2. INTRODUÇÃO

Durante o curso de FÍS 201 estudamos o movimento harmônico simples, cujas características fundamentais são a ausência de atrito e a presença de uma força restauradora proporcional à deformação do sistema. Nesse caso, o movimento depende apenas da ação dessa força e da inércia da partícula, determinada pela sua massa. O oscilador harmônico simples tem uma grande importância em
Física porque ele serve de base para a descrição de um grande número de fenômenos periódicos, tais como o comportamento de átomos e moléculas e a propagação de ondas mecânicas e eletromagnéticas.

Em muitos casos, entretanto, o movimento harmônico se faz na presença de forças de atrito, que mudam as características dele. Essas forças podem ser de natureza tal que a descrição do movimento se torna difícil. Felizmente, na maioria dos casos importantes, as velocidades são baixas e a força de atrito pode ser considerada como proporcional à velocidade.

2.1. O QUE É UM PENDULO SIMPLES ?

Um pêndulo simples é um sistema físico idealizado, consistindo de um corpo de massa pontual suspenso por um fio inextensível e desprovido de massa, conforme esquematizado na Fig. 1. Quando este é puxado lateralmente a partir da sua posição de equilíbrio e a seguir é liberado, ele oscila em torno da sua posição de equilíbrio. A extremidade oposta à do corpo é presa num ponto fixo e ө é denominado deslocamento ou amplitude angular. O tempo gasto numa oscilação completa, ou seja, o tempo gasto para o corpo ir de uma posição qualquer e voltar à mesma posição é denominado de período. A frequência f = 1/T do movimento dá o número completo de oscilações por unidade de tempo. Ela é medida em unidades de Hertz, (1Hz = 1/s).