OSCILADOR HARMÔNICO AMORTECIDO

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Metodologia

O procedimento experimental em três partes. Na primeira foi analisado o processo de oscilação amortecida sem o disco de plástico preso ao dispositivo; Na segunda etapa foi analizado o mesmo processo, agora com um disco de plástico fixado no dispositivo e, por fim, na terceira etapa foi analisáda a oscilação dos disposito com o disco fixado dentro da água.

[pic 3]

Figura 1: Oscilador massa-mola amortecido

Procedimento experimental para o dispositivo sem o disco:

- Montar o dispositivo (fixando a mola no dispositivo);

- Carregue a mola com uma massa de m = 50g (porta peso incluso);

- Distenda a mola a Δ0 = 10 cm;

- Leia as elongações do oscilador Δ1 a cada 0,5 minutos até 3 minutos;

- Registrar os valores na tabela 1.

Procedimento experimental para o dispositivo com o disco:

- Colar o disco de plástico na base do porta peso de m = 50g (porta peso incluso);

- Carregue a mola com uma massa de m = 50g (com o porta peso incluso);

- Distenda a mola Δ0 = 10 cm;

- Leia as elongações do oscilador Δ2 a cada 0,5 minutos até 3 minutos;

- Registrar os valores na tabela 2.

Procedimento experimental para o dispositivo imersso na água (com o disco):

- Encha o dispositivo com água e distenda a porta peso com 100g;

- Colar o disco de plástico na base do porta peso de m = 50g (porta peso incluso);

- Carregue a mola com uma massa de m = 50g (com o porta peso incluso);

- Distenda a mola 6 cm;

- Deixe a mola oscilar;

- Registrar Δ3, após 5s na tabela 3.

- RESULTADOS E DISCUSSÃO

Tabela com os valores das oscilações em função do tempo sem o disco de plástico e com ele contra a resistência do ar:

TEMPO (MIN)

SEM O DISCO DE PLÁSTICO (CM)

COM O DISCO DE PLÁSTICO (CM)

0

58,5

58,5

0,5

52,5

41,5

1

45,5

43,5

1,5

52

47,5

2

46

46,5

2,5

48,9

50

3

50

48

Gráfico das oscilações em função do tempo sem o disco de plástico e com ele contra a resistência do ar:

[pic 4]

Tabela com os valores das oscilações em função do tempo com o disco plástico e dentro da água:

TEMPO (MIN)

SEM O DISCO DE PLÁSTICO (CM)

0

10

0,5

0

Perguntas:

- Calcule em cm e em porcentagem, de quão a amplitude (elongação) Δ/1 diminui dos de 3 min?

8,5 cm e 14,53%

- Calcule a redução de amplitude para Δ/2 depois de 3 min (em cm e %)?

10,5 cm e 17,94%

- Compare os resultados. O que se pode constatar?

Conforme o tempo passa, há uma redução na amplitude, mas em cada caso com seu tempo.

- Qual dos dois dispositivos apresenta maior amortecimento?

O dispositivo com o disco, pois desta forma houve uma redução maior para um mesmo período de tempo.

- Você pode explicar esse resultado?

O disco fornece ao sistema uma resistência maior ao ar, de forma que, nas mesmas condições, o atrito entre o disco e o ar façam com que a redução da amplitude seja maior.

- O que podemos concluir da trajetória das curvas para direções mais longas t? Será que a amplitude atinge um valor limite?

Que o período é maior, ou seja, o tempo gasto para sair do Xm para o –Xm é maior, de forma que estes assumirão valores máximos, mas não valores mínimos, já que a tendência do movimento, é apresentar ao longo do tempo uma amplitude menor, ou seja, tender a zero.

- O que significa para a oscilação, o valor limite zero?

O limite para a oscilação é quando o objeto para, quando a amplitude está sobre o eixo x, na posição zero.

- Compare a redução da amplitude do oscilador no ar (com e sem disco) e com a massa imersa em água. Em que caso, o amortecimento (redução da amplitude) é menor? Em qual caso é maior?

No caso da massa imersa em água o amortecimento é maior, enquanto a redução do amplitude do oscilador no ar com o disco é maior que sem o disco.

- Qual é a explicação que você pode dar?

A amplitude apresenta uma diferença nos casos com e sem o disco, já que este último