Aparelho de Movimento Harmônico Simples Materiais: - Uma mola
- Uma massa
- Uma régua
- Um cronômetro
- Um copo de água
Instruções: 1. Prenda a mola à massa.
2. Segure a massa na mão e estique a mola.
3. Solte a massa e deixe oscilar.
4. Use o cronômetro para medir o tempo que a massa leva para fazer uma oscilação completa.
5. Repita as etapas 2 a 4 para diferentes comprimentos de mola.
6. Use os dados para calcular a constante da mola.
7. Encha o copo até a metade com água. Coloque o copo sob a massa fixada na mola e observe como o período muda.
Observações: À medida que a mola é esticada, a massa acelera na direção oposta à força da mola. Quando a massa é liberada, ela oscila para frente e para trás em torno da posição de equilíbrio. O período de oscilação é o tempo que a massa leva para fazer uma oscilação completa.
O período de oscilação aumenta à medida que o comprimento da mola aumenta. Isso ocorre porque a mola é menos rígida quando é mais longa, de modo que leva mais tempo para a massa acelerar e desacelerar.
Quando o copo d'água é colocado sob a massa, o período de oscilação diminui. Isso ocorre porque a água oferece resistência ao movimento da massa, o que faz com que ela desacelere.
Cálculos: A constante da mola pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
$$k =m(2\pif)^2$$
Onde:
- k é a constante da mola em N/m
- m é a massa em kg
- f é a frequência em Hz
A frequência de oscilação pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
$$f =1/T$$
Onde:
- f é a frequência em Hz
- T é o período de oscilação em s
Neste exemplo, a massa é de 0,1 kg, o período de oscilação é de 1,0 s e o comprimento da mola é de 0,5 m. Colocando esses valores nas fórmulas acima, obtemos:
$$k =0,1(2\pi 1,0)^2 =0,63 N/m$$
Conclusão: Este experimento simples demonstra como usar um aparelho improvisado para medir a constante da mola e observar os efeitos de diferentes fatores no período de oscilação. Este experimento pode ser usado para ensinar aos alunos os conceitos de movimento harmônico simples e a lei de Hooke.
