Disciplina Física Termodinâmica e Ondas
Prof. Cristiano Cruz
Atividade Prática
PERÍODO DE OSCILAÇÃO DE UM PÊNDULO ELÁSTICO EM MHS
Introdução
O oscilador massa-mola ideal é um modelo físico composto por uma mola sem
massa, que mantém suas propriedades elásticas mesmo quando deformada,
conhecida como mola de Hooke. Para completar o oscilador, presa a essa mola,
encontra-se um corpo com massa m que não se deforma.
Na prática, esse modelo é impossível de ser alcançado, pois uma mola, mesmo
que extremamente leve, nunca pode ser considerada sem massa e perderá sua
elasticidade ao sofrer uma grande deformação. Além disso, qualquer corpo,
independentemente da substância, será deformado, mesmo que minimamente,
quando submetido a determinada força. Apesar dessas limitações, o modelo massa
mola ideal é muito útil para cálculos e pode ser aproximado com bastante precisão.
Podemos considerar dois tipos básicos de sistemas massa-mola: o oscilador
massa-mola horizontal e o oscilador massa-mola vertical.
No caso do oscilador massa-mola vertical, temos uma mola com constante K e
um bloco de massa m. Este sistema se aproxima das condições ideais de um oscilador
massa-mola, com a mola fixada verticalmente a um suporte e ao bloco, que tem seu
movimento de oscilação na vertical e operando em um ambiente sem resistência ao
movimento.
Objetivo
• Construir um oscilador massa-mola vertical.
• Verificar a validade da equação que fornece o período de oscilação de um
pêndulo elástico que realiza movimento harmônico simples.
• Determinar experimentalmente o valor da constante elástica da mola.
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Material Utilizado – Física Mecânica I

Descrição Imagem
1 cronometro, pode ser o cronometro do aparelho celular

1 Fixador magnético para painel forças

2 Hastes ø12,7 mm x 405 mm com rosca externa m6x10

2 Hastes ø12,7 mm x 405 mm com rosca interna m6x15

4 Manípulos de latão niquelado m3x10

6 Massas aferidas com gancho 50 g (øxa) 28,56 x 9,36 mm

1 Painel metálico 650 x 500 mm com presilhas fixadoras

1 Pino para pendurar travessão – pêndulo – transferidor

2 Tripés tipo estrela 1 kg manípulo m6x25 com sapatas

2 molas do conjunto acessório para associação de molas.

1 Régua policarbonato escala 400 mm com manta magnética

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Roteiro Experimental
1. A primeira parte a ser montada é o painel metálico, siga o passo a passo:
Repita os procedimentos montando outro conjunto de haste e tripé.
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Desta forma você terá montado o painel metálico com tripés.
Basta virá-lo e colocar em pé.
2. Coloque as duas molas helicoidais presa uma à outra em série e fixe no painel metálico
previamente montado utilizando o fixador magnético com pino para fixar o travessão. Usar
a montagem do painel metálico mostrada na figura, veja o vídeo com explicação da
montagem em detalhes anexo na aula 07 no AVA.
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3. Pendurar 50g de massa na outra extremidade da mola e estabelecer o repouso do
conjunto massa-mola.
4. Afastar a massa da posição de equilíbrio e liberá-la cuidadosamente para que o
conjunto inicie um movimento oscilatório na vertical.
5. Com um cronômetro manual medir o tempo de 10 oscilações completas.
6. Repetir esse procedimento três vezes e anotar o tempo médio de 10 oscilações.
7. Anotar na tabela o tempo gasto para realizar uma oscilação completa (período T) e a
massa responsável pela força restauradora. Observar que se deve acrescentar 1/3 da
massa da mola (3 gramas) ao valor da massa oscilante pendurada.
8. Acrescentar mais 50g à mola e repetir os procedimentos de medida do período de
oscilação até completar a tabela.
N
T1 (s)
T2 (s)
T3 (s)
1
Período Texp(s) Massa m(kg)
0
2
0,053
3
0,103
4
0,153
5
0,203
6
0,253
7
Tabela 1 – Período em função da massa pendular
0,303
Análise dos Resultados e Conclusões
1. Construir o gráfico do período em função da massa: T = f(m).
Período (s)
2. Qual o aspecto da curva obtida?
Massa (kg)
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3. Realizar a mudança de variável conveniente no eixo das abscissas para linearizar
o gráfico calculando a raiz quadrada da massa.
N Período Texp(s) Massa m(kg) Raiz quadrada da massa
1
2
0
0,053
3
4
0,103
0,153
5
6
0,203
0,253
7
0,303
4. Construir o gráfico do período em função da Raiz quadrada da massa: T = f(√𝑚
Período (s)
√𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎
5. Qual deve ser a relação de dependência entre o período (T) e a massa (m)?
(kg)
).
6. Estabelecer a equação matemática que relaciona o período e a massa pendular.
7. Sabe-se que a equação do pêndulo elástico deduzida teoricamente e que
relaciona as grandezas físicas envolvidas é dada por:
Comparar as duas expressões e obter a constante elástica da mola.
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8. Utilizando a mesma montagem, fixe a régua policarbonato escala 400 mm com
manta magnética, realize o experimento de Hooke para associação de duas molas em
série e determine a constante elástica da mola.
Massa (Kg)
F = m.g (N)
0,050
Deformação x (m) 𝐾= 𝐹
𝑥
(N/m)
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300 ———————————————————–
Kmédio
9. Compare o valor da constante obtida no experimento do oscilador massa-mola com
o valor encontrado no experimento de Hooke de associação de duas molas em série.
10. Os resultados experimentais confirmam a validade da equação que relaciona o
período com a massa oscilante no pêndulo elástico?
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