Relatorio Laboratorio Virtual Fisica II - Movimento Oscilatorio e Lei de Hooke

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA FÍSICA II Atividade de Laboratório Virtual Disciplina Física Teórica II Tópicos Movimento oscilatório movimento harmônico simples MHS sistema massamola lei de Hooke Objetivos Compreender a relação entre a força elástica e a deformação de molas expressa na lei de Hooke Calcular a constante elástica de molas a partir de massas conhecidas Entender a relação entre o período de oscilações e os parâmetros de um sistema massa mola Compreender a influência da aceleração gravitacional no sistema massamola Compreender como calcular a gravidade utilizando um sistema massamola Simulação Massas e Molas clique para abrir a simulação Atenção Utilizar unidades no sistema internacional Aproximar todas as respostas até a segunda casa decimal Instruções Para realizar o movimento síncrono pause o sistema desloque as massas para a posição desejada e aperte o play Para parar o movimento no estado de equilíbrio aperte o botão vermelho ao lado superior das molas Utilize a gravidade terrestre Atividades 1 Pendurando um corpo nas molas encontre o deslocamento das molas utilizando a régua e as linhas de posição marcando as caixas seletoras de UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA FÍSICA II comprimento natural e posição de equilíbrio Encontre 5 constantes elásticas para 3 corpos de massas diferentes Para variar a constante da mola mova a barra de rolagem 2 Com dois corpos de mesma massa acoplados um em cada mola varie a constante elástica das molas e execute o movimento periódico utilize a caixa seletora da linha móvel e o sistema em pause para executar o movimento das duas molas no mesmo instante a Discuta a relação entre a constante elástica e o período de oscilação b Varie a massa acoplada e discuta a relação entre o período e a massa do corpo acoplado à mola de mesma constante elástica 3 Encontre os valores das massas indefinidas dos três corpos rosa verde e laranja 4 Com comprimentos de molas diferentes constante das molas e massas acopladas iguais discuta em detalhes a relação entre deslocamento da mola espessura e o período de movimento O que se pode determinar sobre a constante elástica 5 Na página vetores escolha a gravidade do Planeta X e encontre 3 três valores para essa gravidade Utilize diferentes massas e molas para determinar o valor de g ms² 6 Discuta a reação vetorial do deslocamento do corpo com a força da mola relacionando com a Lei de Hooke UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA FÍSICA II Na página Lab monte um sistema contendo um corpo e uma mola Escolha a massa do corpo utilize a gravidade terrestre e amortecimento nulo 7 Meça os períodos de oscilações para 3 amplitudes diferentes1 O período varia com a amplitude Explique 8 Calcule a frequência angular da oscilação das seguintes formas a a partir do período obtido b a partir da constante elástica da mola 9 Desenhe um gráfico da Força versus deslocamento com 5 cinco pontos e analise sua função Para variar a massa utilize barra de rolagem a Determine a constante elástica do sistema a partir do coeficiente da função b Elabore uma tabela com os dados utilize planilha para auxiliar nas contas e no gráfico 10 Dado o movimento harmônico simples comente o que acontece com as energias cinéticas e potencial com as posições e o deslocamento da massa ao longo do tempo Acrescente o amortecimento no sistema e discuta o movimento período e a energia total do sistema 1 Para medir o período de forma síncrona com o sistema em pause nas posições iniciais escolhidas aperte o play no cronômetro Em seguida aperte o play do movimento O sistema iniciará o movimento juntamente o a contagem no cronômetro Para diminuir o erro de medida meça o tempo de 10 oscilações e calcule o período tempo de 1 oscilação UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA FÍSICA II Atividade de Laboratório Virtual Disciplina Física Teórica II Tópicos Movimento oscilatório movimento harmônico simples MHS sistema massamola lei de Hooke Objetivos Compreender a relação entre a força elástica e a deformação de molas expressa na lei de Hooke Calcular a constante elástica de molas a partir de massas conhecidas Entender a relação entre o período de oscilações e os parâmetros de um sistema massamola Compreender a influência da aceleração gravitacional no sistema massamola Compreender como calcular a gravidade utilizando um sistema massamola Simulação Massas e Molas clique para abrir a simulação Atenção Utilizar unidades no sistema internacional Aproximar todas as respostas até a segunda casa decimal Instruções Para realizar o movimento síncrono pause o sistema desloque as massas para a posição desejada e aperte o play Para parar o movimento no estado de equilíbrio aperte o botão vermelho ao lado superior das molas Utilize a gravidade terrestre Atividades 1 Pendurando um corpo nas molas encontre o deslocamento das molas utilizando a régua e as linhas de posição marcando as caixas seletoras de comprimento natural e posição de equilíbrio Encontre 5 constantes elásticas para 3 corpos de massas diferentes UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA FÍSICA II Para variar a constante da mola mova a barra de rolagem 2 Com dois corpos de mesma massa acoplados um em cada mola varie a constante elástica das molas e execute o movimento periódico utilize a caixa seletora da linha móvel e o sistema em pause para executar o movimento das duas molas no mesmo instante a Discuta a relação entre a constante elástica e o período de oscilação b Varie a massa acoplada e discuta a relação entre o período e a massa do corpo acoplado à mola de mesma constante elástica 3 Encontre os valores das massas indefinidas dos três corpos rosa verde e laranja 4 Com comprimentos de molas diferentes constante das molas e massas acopladas iguais discuta em detalhes a relação entre deslocamento da mola espessura e o período de movimento O que se pode determinar sobre a constante elástica 5 Na página vetores escolha a gravidade do Planeta X e encontre 3 três valores para essa gravidade Utilize diferentes massas e molas para determinar o valor de g ms² 6 Discuta a reação vetorial do deslocamento do corpo com a força da mola relacionando com a Lei de Hooke Na página Lab monte um sistema contendo um corpo e uma mola Escolha a massa do corpo utilize a gravidade terrestre e amortecimento nulo UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA FÍSICA II 7 Meça os períodos de oscilações para 3 amplitudes diferentes1 O período varia com a amplitude Explique 8 Calcule a frequência angular da oscilação das seguintes formas a a partir do período obtido b a partir da constante elástica da mola 9 Desenhe um gráfico da Força versus deslocamento com 5 cinco pontos e analise sua função Para variar a massa utilize barra de rolagem a Determine a constante elástica do sistema a partir do coeficiente da função b Elabore uma tabela com os dados utilize planilha para auxiliar nas contas e no gráfico 10 Dado o movimento harmônico simples comente o que acontece com as energias cinéticas e potencial com as posições e o deslocamento da massa ao longo do tempo Acrescente o amortecimento no sistema e discuta o movimento período e a energia total do sistema 1 Para medir o período de forma síncrona com o sistema em pause nas posições iniciais escolhidas aperte o play no cronômetro Em seguida aperte o play do movimento O sistema iniciará o movimento juntamente o a contagem no cronômetro Para diminuir o erro de medida meça o tempo de 10 oscilações e calcule o período tempo de 1 oscilação Atividade de Laboratório Virtual Tópicos Movimento oscilatório movimento harmônico simples MHS sistema massamola lei de Hooke Objetivos Compreender a relação entre a força elástica e a deformação de molas expressa na lei de Hooke Calcular a constante elástica de molas a partir de massas conhecidas Entender a relação entre o período de oscilações e os parâmetros de um sistema massamola Compreender a influência da aceleração gravitacional no sistema massamola Compreender como calcular a gravidade utilizando um sistema massa mola Atividades 1Encontre 5 constantes elásticas para 3 corpos de massas diferentes Para calcular as constantes elásticas foi utilizado a fórmula Fk x em que F é a força N k é a constante elástica Nm e x é o deslocamento m Constante elástica para 250g com 20cm de deslocamento Onde Fma F025 Kg 9807 m s 2245N Para constante elástica temos kF x 2 45N 02m 1225 Nm Constante elástica para 250g com 35cm de deslocamento Onde Fma F025 Kg 9807 m s 2245N Para constante elástica temos kF x 2 45N 035m 7 Nm Constante elástica para 100g com 14cm de deslocamento Onde Fma F01 Kg 9807 m s 2098N Para constante elástica temos kF x 098N 014m 7 Nm Constante elástica para 100g com 20cm de deslocamento Onde Fma F01 Kg 9807 m s 2098N Para constante elástica temos kF x 098N 0 20m 49N m Constante elástica para 50g com 4cm de deslocamento Onde Fma F005 Kg 9807 m s 2049 N Para constante elástica temos kF x 049 N 004 m 1225N m 2a Discuta a relação entre a constante elástica e o período de oscilação A relação entre a constante elástica das molas e o período de oscilação é inversamente proporcional Isso significa que à medida que a constante elástica das molas aumenta o período de oscilação diminui e viceversa Essa relação pode ser explicada pela equação do período de oscilação de um sistema massamola T2π mk b Varie a massa acoplada e discuta a relação entre o período e a massa do corpo acoplado à mola de mesma constante elástica A relação entre o período de oscilação e a massa do corpo acoplado à mola de mesma constante elástica é diretamente proporcional Isso significa que à medida que a massa acoplada à mola aumenta o período de oscilação também aumenta e viceversa Isso pode ser explicado novamente pela mesma equação do período de oscilação T2π mk Na equação podemos ver que o período de oscilação é diretamente proporcional à raiz quadrada da massa Portanto um aumento na massa resultará em um período maior e uma diminuição na massa resultará em um período menor desde que a constante elástica da mola permaneça constante 3Encontre os valores das massas indefinidas dos três corpos rosa verde e laranja Para encontrar as massas dos 3 corpos foi usado uma massa conhecida de 50g para comparação dos dados e também utilizado a mesma constante elástica Primeiro precisamos calcular k para a massa de 100g e 34cm de deslocamento então Fma F01 Kg 9807 m s 2098N kF x 098N 034m 288N m Feito isso agora podemos encontra as massas indefinidas Para a massa indefinida rosa com deslocamento de 25cm Fk xmak x mk xa m288025 9807 00734 Kg734 g Para a massa indefinida verde com deslocamento de 50cm Fk xmak x mk xa m288050 9807 01468 Kg146 8 g Para a massa indefinida laranja com deslocamento de 66cm Fk xmak x mk xa m288066 9807 01938 Kg1938 g 4 Com comprimentos de molas diferentes constante das molas e massas acopladas iguais discuta em detalhes a relação entre deslocamento da mola espessura e o período de movimento O que se pode determinar sobre a constante elástica Foi construído o sistema no simulador para análise da questão Com a análise do sistema podemos concluir que as molas tem o mesmo deslocamento medido e o mesmo período de movimento porem sua espessura é diferente mais fina Em relação a constante elástica podemos concluir que também as duas molas tem os mesmos valores isso porque há o mesmo deslocamento e a mesma força no peso 5Na página vetores escolha a gravidade do Planeta X e encontre 3 três valores para essa gravidade Utilize diferentes massas e molas para determinar o valor de g ms2 Para encontrar a gravidade do Planeta X foi montado 3 sistemas com massas e deformações diferentes em relação a terra pois temos a gravidade conhecida afim de comparar os valores para encontrar a gravidade requerida Dados Para massa de 50g temos deslocamento de 17cm na gravidade da terra Para massa de 100g temos deslocamento de 34cm na gravidade da terra Para massa de 250g temos deslocamento de 35cm com constante de mola diferente na gravidade da terra Agora com os dados sobre a terra podemos comparar pela regra de 3 composta e encontrar a gravidade do Planeta X Para massa de 50g com deslocamento de 25cm no Planeta X Gravidade ms 2 Massa g Deslocamento cm 9807 50 17 x 50 25 Calculando para x temos que x50259807 5017 14420 m s 2 Para massa de 100g com deslocamento de 49cm no Planeta X Gravidade ms 2 Massa g Deslocamento cm 9807 100 34 x 100 49 x100499807 10034 1413 m s 2 Para massa de 250g com deslocamento de 52cm no Planeta X Gravidade ms 2 Massa g Deslocamento cm 9807 250 35 x 250 52 x250529807 25035 1457 m s 2 6 Discuta a reação vetorial do deslocamento do corpo com a força da mola relacionando com a Lei de Hooke A reação vetorial do deslocamento do corpo com a força da mola ocorre porque a mola exerce uma força restauradora na direção oposta ao deslocamento Essa relação é descrita pela Lei de Hooke que estabelece que a força exercida pela mola é diretamente proporcional ao deslocamento da mola a partir da posição de equilíbrio A constante elástica da mola k determina a rigidez da mola Portanto quanto maior o deslocamento da mola maior será a força restauradora exercida pela mola A reação vetorial entre o deslocamento e a força da mola é fundamental para entender o comportamento elástico das molas 7 Meça os períodos de oscilações para 3 amplitudes diferentes O período varia com a amplitude Explique Primeiro para calcular os períodos precisamos encontrar a constante elástica k foi utilizado uma massa de 100g logo Fma F01 Kg9807 m s 2098 N kF x 098N 0 18m 544 Nm Agora que temos k podemos calcular os períodos de oscilações Para período com massa de 100g T2π mk2π 015 44085 s Para período com massa de 130g T2π mk2π 0135440 97 s Para período com massa de 270g T2π mk2π 027544139 s Assim observando o sistema em funcionamento no simulador podemos dizer que para pequenas amplitudes o período de oscilação de uma mola é aproximadamente constante No entanto à medida que a amplitude aumenta o período começa a variar e geralmente aumenta Essa relação entre período e amplitude é uma característica importante das oscilações de molas e é descrita pela lei de isocronismo 8 Calcule a frequência angular da oscilação das seguintes formas a a partir do período obtido Para calcular a frequência angular a partir do período vamos utilizar o período obtido no experimento anterior com massa de 130g então T2π mk2π 013544097s Para encontrar a frequência angular utilizaremos a formula ω2π T logo ω 2π 0976478 Rad s b a partir da constante elástica da mola Para calcular o período a partir da constante elástica precisamos usar a fórmula ω k m como sabemos que a constante elástica não varia com a massa utilizaremos o k conhecido no experimento anterior também logo ω 544 0136469 Rad s 9 Desenhe um gráfico da Força versus deslocamento com 5 cinco pontos e analise sua função Para variar a massa utilize barra de rolagem Foi construído o gráfico de Força x Deslocamento a partir de dados obtidos no simulador 0 05 1 15 2 25 3 0 005 01 015 02 025 03 035 04 045 05 fx 0168873174274454 x 00077054463422494 R² 0999870706313803 ForçaN x Deslocamento m a Determine a constante elástica do sistema a partir do coeficiente da função A partir do gráfico podemos obter a equação da reta y 01689x 00077 para poder calcular a constante elástica a partir dela logo vamos encontrar a força x na equação para um deslocamento de 009m então y01689x00077 00901689x00077 x0487271 N A partir da força encontrada pela equação agora podemos calcular a constante elástica logo kF x 0487271N 009m 5 41N m b Elabore uma tabela com os dados utilize planilha para auxiliar nas contas e no gráfico Foi construído a tabela abaixo para auxiliar na elaboração do gráfico e dos cálculos Em resumo podemos observar que a constante elástica k é aproximadamente próxima ao calculado com a equação da reta Massa Kg Força N Deslocamento m Constante elástica k 005 049035 009 5448 011 107877 019 5678 0165 1618155 028 5779 0205 2010435 035 5744 028 274596 047 5842 10 Dado o movimento harmônico simples comente o que acontece com as energias cinéticas e potencial com as posições e o deslocamento da massa ao longo do tempo Acrescente o amortecimento no sistema e discuta o movimento período e a energia total do sistema No movimento harmônico simples a energia cinética e potencial da massa oscilante se alternam periodicamente atingindo seus valores máximos em pontos opostos ao longo do caminho A posição da massa varia periodicamente em relação à posição de equilíbrio enquanto o deslocamento é a distância da posição atual em relação à posição de equilíbrio Quando há amortecimento no sistema a amplitude da oscilação diminui com o tempo e o período de oscilação também pode mudar A energia total do sistema diminui gradualmente devido à dissipação de energia pelo amortecimento Em resumo no movimento harmônico simples a energia cinética e potencial variam periodicamente a posição e o deslocamento da massa também variam periodicamente Quando há amortecimento a amplitude da oscilação e a energia total do sistema diminuem com o tempo Atividade de Laboratório Virtual Tópicos Movimento oscilatório movimento harmônico simples MHS sistema massamola lei de Hooke Objetivos Compreender a relação entre a força elástica e a deformação de molas expressa na lei de Hooke Calcular a constante elástica de molas a partir de massas conhecidas Entender a relação entre o período de oscilações e os parâmetros de um sistema massamola Compreender a influência da aceleração gravitacional no sistema massa mola Compreender como calcular a gravidade utilizando um sistema massa mola Atividades 1Encontre 5 constantes elásticas para 3 corpos de massas diferentes Para calcular as constantes elásticas foi utilizado a fórmula 𝐹 𝑘 𝑥 em que F é a força N k é a constante elástica Nm e x é o deslocamento m Constante elástica para 250g com 20cm de deslocamento Onde 𝐹 𝑚 𝑎 𝐹 025𝐾𝑔 9807 6 7 245𝑁 Para constante elástica temos 𝑘 1225𝑁 𝑚 Constante elástica para 250g com 35cm de deslocamento Onde 𝐹 𝑚 𝑎 𝐹 025𝐾𝑔 9807 6 7 245𝑁 Para constante elástica temos 𝑘 7𝑁 𝑚 Constante elástica para 100g com 14cm de deslocamento Onde 𝐹 𝑚 𝑎 𝐹 01𝐾𝑔 9807 6 7 098𝑁 Para constante elástica temos 𝑘 7𝑁 𝑚 Constante elástica para 100g com 20cm de deslocamento Onde 𝐹 𝑚 𝑎 𝐹 01𝐾𝑔 9807 6 7 098𝑁 Para constante elástica temos 𝑘 49𝑁 𝑚 Constante elástica para 50g com 4cm de deslocamento Onde 𝐹 𝑚 𝑎 𝐹 005𝐾𝑔 9807 6 7 049𝑁 Para constante elástica temos 𝑘 1225𝑁 𝑚 2a Discuta a relação entre a constante elástica e o período de oscilação A relação entre a constante elástica das molas e o período de oscilação é inversamente proporcional Isso significa que à medida que a constante elástica das molas aumenta o período de oscilação diminui e viceversa Essa relação pode ser explicada pela equação do período de oscilação de um sistema massamola 𝑇 2𝜋𝑚𝑘 b Varie a massa acoplada e discuta a relação entre o período e a massa do corpo acoplado à mola de mesma constante elástica A relação entre o período de oscilação e a massa do corpo acoplado à mola de mesma constante elástica é diretamente proporcional Isso significa que à medida que a massa acoplada à mola aumenta o período de oscilação também aumenta e viceversa Isso pode ser explicado novamente pela mesma equação do período de oscilação 𝑇 2𝜋𝑚𝑘 Na equação podemos ver que o período de oscilação é diretamente proporcional à raiz quadrada da massa Portanto um aumento na massa resultará em um período maior e uma diminuição na massa resultará em um período menor desde que a constante elástica da mola permaneça constante 3Encontre os valores das massas indefinidas dos três corpos rosa verde e laranja Para encontrar as massas dos 3 corpos foi usado uma massa conhecida de 50g para comparação dos dados e também utilizado a mesma constante elástica Primeiro precisamos calcular k para a massa de 100g e 34cm de deslocamento então 𝐹 𝑚 𝑎 𝐹 01𝐾𝑔 9807 6𝑚 𝑠7 098𝑁 𝑘 𝐹 𝑥 098𝑁 034𝑚 288𝑁 𝑚 Feito isso agora podemos encontra as massas indefinidas Para a massa indefinida rosa com deslocamento de 25cm 𝐹 𝑘 𝑥 𝑚 𝑎 𝑘 𝑥 𝑚 𝑘 𝑥𝑎 𝑚 288 025 9807 00734𝐾𝑔 734𝑔 Para a massa indefinida verde com deslocamento de 50cm 𝐹 𝑘 𝑥 𝑚 𝑎 𝑘 𝑥 𝑚 𝑘 𝑥𝑎 𝑚 288 050 9807 01468𝐾𝑔 1468𝑔 Para a massa indefinida laranja com deslocamento de 66cm 𝐹 𝑘 𝑥 𝑚 𝑎 𝑘 𝑥 𝑚 𝑘 𝑥𝑎 𝑚 288 066 9807 01938𝐾𝑔 1938𝑔 4 Com comprimentos de molas diferentes constante das molas e massas acopladas iguais discuta em detalhes a relação entre deslocamento da mola espessura e o período de movimento O que se pode determinar sobre a constante elástica Foi construído o sistema no simulador para análise da questão Com a análise do sistema podemos concluir que as molas tem o mesmo deslocamento medido e o mesmo período de movimento porem sua espessura é diferente mais fina Em relação a constante elástica podemos concluir que também as duas molas tem os mesmos valores isso porque há o mesmo deslocamento e a mesma força no peso 5Na página vetores escolha a gravidade do Planeta X e encontre 3 três valores para essa gravidade Utilize diferentes massas e molas para determinar o valor de g ms2 Para encontrar a gravidade do Planeta X foi montado 3 sistemas com massas e deformações diferentes em relação a terra pois temos a gravidade conhecida afim de comparar os valores para encontrar a gravidade requerida Dados Para massa de 50g temos deslocamento de 17cm na gravidade da terra Para massa de 100g temos deslocamento de 34cm na gravidade da terra Para massa de 250g temos deslocamento de 35cm com constante de mola diferente na gravidade da terra Agora com os dados sobre a terra podemos comparar pela regra de 3 composta e encontrar a gravidade do Planeta X Para massa de 50g com deslocamento de 25cm no Planeta X Gravidade 𝒎𝒔𝟐 Massa g Deslocamento cm 9807 50 17 x 50 25 Calculando para x temos que 𝑥 50 25 9807 50 17 14420 6𝑚 𝑠7 Para massa de 100g com deslocamento de 49cm no Planeta X Gravidade 𝒎𝒔𝟐 Massa g Deslocamento cm 9807 100 34 x 100 49 𝑥 100 49 9807 100 34 1413 6𝑚 𝑠7 Para massa de 250g com deslocamento de 52cm no Planeta X Gravidade 𝒎𝒔𝟐 Massa g Deslocamento cm 9807 250 35 x 250 52 𝑥 250 52 9807 250 35 1457 6𝑚 𝑠7 6 Discuta a reação vetorial do deslocamento do corpo com a força da mola relacionando com a Lei de Hooke A reação vetorial do deslocamento do corpo com a força da mola ocorre porque a mola exerce uma força restauradora na direção oposta ao deslocamento Essa relação é descrita pela Lei de Hooke que estabelece que a força exercida pela mola é diretamente proporcional ao deslocamento da mola a partir da posição de equilíbrio A constante elástica da mola k determina a rigidez da mola Portanto quanto maior o deslocamento da mola maior será a força restauradora exercida pela mola A reação vetorial entre o deslocamento e a força da mola é fundamental para entender o comportamento elástico das molas 7 Meça os períodos de oscilações para 3 amplitudes diferentes O período varia com a amplitude Explique Primeiro para calcular os períodos precisamos encontrar a constante elástica k foi utilizado uma massa de 100g logo 𝐹 𝑚 𝑎 𝐹 01𝐾𝑔 9807 6𝑚 𝑠7 098𝑁 𝑘 𝐹 𝑥 098𝑁 018𝑚 544𝑁 𝑚 Agora que temos k podemos calcular os períodos de oscilações Para período com massa de 100g 𝑇 2𝜋𝑚𝑘 2𝜋01544 085𝑠 Para período com massa de 130g 𝑇 2𝜋𝑚𝑘 2𝜋013544 097𝑠 Para período com massa de 270g 𝑇 2𝜋𝑚𝑘 2𝜋027544 139𝑠 Assim observando o sistema em funcionamento no simulador podemos dizer que para pequenas amplitudes o período de oscilação de uma mola é aproximadamente constante No entanto à medida que a amplitude aumenta o período começa a variar e geralmente aumenta Essa relação entre período e amplitude é uma característica importante das oscilações de molas e é descrita pela lei de isocronismo 8 Calcule a frequência angular da oscilação das seguintes formas a a partir do período obtido Para calcular a frequência angular a partir do período vamos utilizar o período obtido no experimento anterior com massa de 130g então 𝑇 2𝜋𝑚𝑘 2𝜋013544 097𝑠 Para encontrar a frequência angular utilizaremos a formula 𝜔 2𝜋 𝑇 logo 𝜔 2𝜋 097 6478 𝑅𝑎𝑑 𝑠 b a partir da constante elástica da mola Para calcular o período a partir da constante elástica precisamos usar a fórmula ω k m como sabemos que a constante elástica não varia com a massa utilizaremos o k conhecido no experimento anterior também logo 𝜔 J544 013 6469 𝑅𝑎𝑑 𝑠 9 Desenhe um gráfico da Força versus deslocamento com 5 cinco pontos e analise sua função Para variar a massa utilize barra de rolagem Foi construído o gráfico de Força x Deslocamento a partir de dados obtidos no simulador y 01689x 00077 R² 09999 0 005 01 015 02 025 03 035 04 045 05 0 05 1 15 2 25 3 ForçaN x Deslocamento m a Determine a constante elástica do sistema a partir do coeficiente da função A partir do gráfico podemos obter a equação da reta y 01689x 00077 para poder calcular a constante elástica a partir dela logo vamos encontrar a força x na equação para um deslocamento de 009m então y 01689x 00077 009 01689x 00077 𝒙 𝟎 𝟒𝟖𝟕𝟐𝟕𝟏𝑵 A partir da força encontrada pela equação agora podemos calcular a constante elástica logo 𝑘 𝐹 𝑥 0487271𝑁 009𝑚 541𝑁 𝑚 b Elabore uma tabela com os dados utilize planilha para auxiliar nas contas e no gráfico Foi construído a tabela abaixo para auxiliar na elaboração do gráfico e dos cálculos Em resumo podemos observar que a constante elástica k é aproximadamente próxima ao calculado com a equação da reta Massa Kg Força N Deslocamento m Constante elástica k 005 049035 009 5448 011 107877 019 5678 0165 1618155 028 5779 0205 2010435 035 5744 028 274596 047 5842 10 Dado o movimento harmônico simples comente o que acontece com as energias cinéticas e potencial com as posições e o deslocamento da massa ao longo do tempo Acrescente o amortecimento no sistema e discuta o movimento período e a energia total do sistema No movimento harmônico simples a energia cinética e potencial da massa oscilante se alternam periodicamente atingindo seus valores máximos em pontos opostos ao longo do caminho A posição da massa varia periodicamente em relação à posição de equilíbrio enquanto o deslocamento é a distância da posição atual em relação à posição de equilíbrio Quando há amortecimento no sistema a amplitude da oscilação diminui com o tempo e o período de oscilação também pode mudar A energia total do sistema diminui gradualmente devido à dissipação de energia pelo amortecimento Em resumo no movimento harmônico simples a energia cinética e potencial variam periodicamente a posição e o deslocamento da massa também variam periodicamente Quando há amortecimento a amplitude da oscilação e a energia total do sistema diminuem com o tempo