massa mola

Laboratório de Física 2
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Sistema massa-mola

Experimento - 6
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Introdução
Oscilações são encontradas em todos os campos da física. Alguns exemplos de sistemas mecânicos vibratórios são: pêndulos, diapasões, cordas de instrumentos musicais, colunas de ar em instrumentos de sopro, etc. O conceito de oscilações é aplicado, também, a sistemas elétricos, conforme será visto no Laboratório de Física 2, onde são estudados circuitos oscilantes
LC, RLC, etc.
Nos sistemas mecânicos vibratórios, existe movimento vibratório de um sistema físico, ou seja, uma certa massa m movimenta-se sob a ação de uma força restauradora. Nos sistemas elétricos não existe um movimento vibratório de um corpo ou massa, mas sim a variação da intensidade de uma ou mais grandezas elétricas, as quais variam, periodicamente, desde um valor mínimo até um valor máximo.
Um dos exemplos de sistema mecânico vibratório, mais simples, é o de uma massa m, situada sobre uma mesa horizontal, sem atrito, e presa a uma mola cuja constante elástica é k.
Medindo-se a posição x da massa, em relação à extremidade da mola em repouso, isto é, considerando-se x como a elongação da mola, então a força restauradora que a mola exerce sobre a massa é dada por:
(1)
Fx   kx
Como já foi admitido que não existe atrito, isto é, nenhuma outra força age sobre o corpo, além da força restauradora, a equação do movimento é dada pela 2a lei de Newton: d 2x d 2 x kx
  kx ou seja
 0 dt 2 dt 2 m
A equação (2) é uma equação diferencial de 2a ordem cuja solução geral é: m x  A cos( w 0 t   )

(2)

(3)

onde, A é a amplitude da oscilação, e; w0 

k m (4)

é a freqüência angular do sistema e  é a fase inicial do movimento.

1

Uma vez escolhidas a massa e a mola, estarão definidos os valores de m e k e,