Pêndulo Gravitico
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ESCOLA SECUNDÁRIA POETA ANTÓNIO ALEIXO - PORTIMÃO
TRABALHO LABORATORIAL 1.3 – PÊNDULO GRATÍTICOANO LECTIVO 2010/2011
12ºAnoNome: Nº: Turma:
Pêndulo GravíticoObjectivos do trabalho:
Identificar as forças que actuam no pêndulo gravítico.
Identificar o movimento de um pêndulo com oscilações de pequena amplitude, como um movimento harmónico simples depende de oscilação, mas é praticamente independente desta se ela for pequena.
Estabelecer uma relação entre o período de um pêndulo e o seu comprimento em oscilações de pequena amplitude.
Concluir que o período de um pêndulo com oscilações de pequena amplitude é independente da sua massa.
Exprimir o período de um pêndulo com oscilações de pequena amplitude em função da aceleração da gravidade e do comprimento do fio.
Determinar experimentalmente a aceleração da gravidade.
Introdução teórica:
O pêndulo gravítico para pequenas oscilações é um exemplo de movimento harmónico simples.
Afastando o pêndulo da sua posição original, o cento de massa do corpo descreve, num plano vertical, um movimento circular de vai-vem, em relação à posição de equilíbrio.
A componente tangencial do peso Pt , actua em sentido oposto ao deslocamento, sempre orientada para a posição de equilíbrio.
Para pequenas oscilações (θ ≤ 10º), podemos considerar sin(θ) = θ, logo calculamos a aceleração
tangencial calcula-se da seguinte maneira:
a(tangencial) = -g.sin(θ) = -g.(θ)
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TRABALHO LABORATORIAL 1.3 – PÊNDULO GRATÍTICOANO LECTIVO 2010/2011
12ºAnoNome: Nº: Turma:
Fig.19 do livro------De acordo com esta figura: sin(θ)= x/L e θ = s/L, pois para pequenas
amplitudes, é permitido igualar o comprimento da corda ao comprimento do arco.
Como estudamos anteriormente a constante de proporcionalidade entre a aceleração e a
elongação coincide com o quadrado da frequência angular das oscilações a = - w².x. Assim: w²
= g/L.
Questões pré-laboratoriais:
1. Identifica as forças que actuam no pêndulo quando o fio faz um ângulo θ com a vertical e
representa a força resultante.
2.Qual é a força restauradora responsável pelo movimento do pêndulo?
3. Em que condições o pêndulo gravítico pode ser considerado um oscilador harmónico
simples? Porquê?
4. Para pequenas oscilações (θ ≤ 10º), como varia o período do pêndulo com a amplitude?
Explica.
5. Porque é que o pêndulo, em tempos, foi utilizado para determinar o tempo?
6. Fazendo variar o comprimento do pêndulo em vários ensaios, tendo todos estes ensaios a
amplitude menor ou igual a 10º (θ ≤ 10º), que relação poderá existir entre o período do pêndulo e
o seu comprimento?
7. Mostre que T = 2π √L/g.
Material utilizado
Fio de massa desprezável e inextensível Cronómetro Balança Fita métrica Transferidor Corpo para funcionar como pêndulo
Procedimento experimental:
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TRABALHO LABORATORIAL 1.3 – PÊNDULO GRATÍTICOANO LECTIVO 2010/2011
12ºAnoNome: Nº: Turma:
Fazer a montagem do pêndulo gravítico
Medir a massa do corpo
Medir o comprimento do fio, de massa desprezável e inextensível
Largar o corpo de um certo ângulo e medir o período
Variar o ângulo a que é largado o corpo, repetindo o mesmo procedimento
Variar o comprimento do fio mais duas vezes e repetir as medições para os mesmos ângulos
Registo de dados:
Alterar o ângulo de lançamento
Ensaio / T/s <T>/s g(m/s2)
1555
2454545
3606060
Alterar o ângulo de lançamento (entre 0º e 10º)
Ensaio / T/s <T>/s g(m/s2)
1444
2777
3101010
Curiosidade:
Também Podes visitar e tirar as tuas conclusões sobre o pêndulo gravítico via internet: http://interactagram.com/physics/kinamatics/pendulum/
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TRABALHO LABORATORIAL 1.3 – PÊNDULO GRATÍTICOANO LECTIVO 2010/2011
12ºAnoNome: Nº: Turma:
Manter o ângulo de 10º e alterar os comprimentos do fio.
Ensaio L/m T/s <T>/s g(m/s2)
10,250,250,25
20,350,350,35
30,450,450,45
Variar a massa do objecto
Ensaio L/m T/s <T>/s m/g g(m/s2)
1
0.452
3
Questões pós-laboratoriais:
1.Apresente as tabelas com os dados adquiridos.
2. Compare o valor da aceleração gravítica, determinada experimentalmente, com o valor indicado em tabelas.
3. Calcule a incerteza percentual que afecta a medida da aceleração gravítica e discuta a exactidão do resultado.
4.Tire conclusões para cada uma das actividades efectuadas.
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TRABALHO LABORATORIAL 1.3 – PÊNDULO GRATÍTICOANO LECTIVO 2010/2011
12ºAnoNome: Nº: Turma:
5. Servirá o relógio de pêndulo da mesma maneira na Terra e na Lua?
6 Que acontecerá a um relógio de pêndulo, cujo fio seja metálico, num dia muito quente?
7. O período de um pêndulo será igual em todos os lugares da Terra? Justifique.
8. Tal como temos vindo a estudar nesta actividade, o pêndulo gravítico é constituído por um corpo suspenso na extremidade de um fio de massa desprezável. Escolhe uma massa da primeira experiencia com os dados obtidos do 1º ensaio.
O corpo foi afastado para a posição em que tinha 5º da posição inicial do pêndulo e depois largado. Determina teoricamente:
a) Período e Frequência.
b) A expressão da lei do movimento.
c) A expressão da lei da velocidade.