Oscilador de massa mola

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Faculdade de Tecnologia Estácio
Relatório de Física Experimental II
Engenharia Elétrica
Arthur Alves Ferreira de Souza
Matricula : 201101202841







OSCILADOR MASSA-MOLA






Curitiba, 14 Março de 2012
Resumo

Um oscilador massa-mola ideal é um modelo físico composto por uma mola sem massa que possa ser deformada sem perder suas propriedades elásticas, chamada mola deHooke, e um corpo de massa m que não se deforme sob ação de qualquer força.
Este sistema é fisicamente impossível já que uma mola, por mais leve que seja, jamais será considerada um corpo sem massa e após determinada deformação perderá sua elasticidade. Enquanto um corpo de qualquer substância conhecida, quando sofre a aplicação de uma força, é deformado, mesmo que seja de medidas desprezíveis.Mesmo assim, para as condições que desejamos calcular, este é um sistema muito eficiente. E sob determinadas condições, é possível obtermos, com muita proximidade, um oscilador massa-mola.













Objetivo

Verificar que o comportamento estático de uma mola, para pequenas deformações, é corretamente descrito pela lei de hooke, e que o período de oscilação de um sistemamassa-mola é independente da amplitude, para pequenas oscilações.
Medir grandezas físicas diretas e, a partir de gráficos, determinar outras grandezas.
Analisar o comportamento estático e dinâmico de um sistema massa-mola suspenso.














Introdução
Antes de mais nada vamos introduzir fatos históricos e definições para que a compreensão do experimento fique clara.
Quandoescrevemos que iremos determinar a constante de Hooke de uma mola cometemos um erro, na realidade determinaremos a constante de Young característica de cada mola.
…Robert Hooke (1635–1703) descobriu em 1676 a lei fundamental que existe entre a força e a distorção resultante num corpo elástico. Ele resumiu os resultados de suas experiências na forma de uma lei. “Ut tensio sic vis”, a qual, traduzidalivremente, significa que “uma mudança de forma é proporcional à força deformadora”.
Muitos anos depois, Thomas Young (1733–1829) deu á lei de Hooke uma formulação mais precisa, ao introduzir conceitos físicos definidos a serem associados com “uma mudança de forma” e “força deformadora”.
Quando uma tensão (forças resultante na deformação de um sólido) é provocada no interior de um sólido pelaaplicação de forças externas, uma variação física é produzida.
Estas distorções relativas são chamadas deformações e podem ser de três tipos:
1. Mudança no tamanho do corpo, mantendo a mesma forma.
2. Mudança na forma mantendo o mesmo volume.
3. Mudança de comprimento.
A lei de Hooke pode agora ser enunciada da seguinte forma:
Tensão/ deformação = constante = Módulo de elasticidade
nome esteintroduzido por Thomas Young.
A constante é chamada de módulo volumétrico (K) se a tensão corresponde a 1; Módulo de rigidez ou cisalhamento (n) se a tensão é do tipo 2; e Módulo de Young (Y) se a tensão é de distensão ou compressão que corresponde a 3. (Ference,M. - Curso de Física: Mecânica, 1968, p236–237)
Consideremos agora o estiramento de um fio por uma força F. A tensão corresponde aForça/unidade de área da secção reta. A deformação do tamanho original (l0) pode ser escrito como:
|(3.1)|
O módulo de Young (Y) é definido como: Y = tensão / deformação longitudinal ou
|(3.2)|
Ou seja, a variação entre força e deformação é linear.
…A melhor aproximação do caso de elasticidade perfeita na qual a lei de Hooke vale para limites muito amplos de tensões é obtida quando um fio, de açoou bronze fosforoso é enrolado na forma de uma hélice, fazendo uma espiral ou uma mola helicoidal. (Ference, M. - Curso de Física: Mecânica, 1968, p246).
Desta forma podemos estabelecer a constante de Young estaticamente através da primeira parte deste experimento.
Outra maneira de estabelecer a constante de Young, só que desta vez dinamicamente, é utilizando o principio da conservação de...
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