Grupo 1 | fisica

O Pêndulo de Foucault

A gravidade é a força misteriosa que mantém a vida na terra, cria e destrói, é ao mesmo tempo poderosa e frágil, domina todo o universo. Por mais que estejamos parados, ela exerce seu poder 24 horas por dia sobre nós, puxando-nos para o centro da Terra com a aceleração equivalente (quantificação aproximada) a 10 m/s². Quanto maior for o objeto, maior é a atração sobre os outros objetos.

Galileu Galilei, o precursor dos estudos da gravidade constatou que corpos em queda livre, de mesmo tamanho, porém de massas diferentes, caem à mesma velocidade. As contribuições do pesquisador através da combinação dos experimentos com a descrição dos fenômenos, o levou as observações dos candelabros pendurados na Catedral que oscilavam, constando-se que os candelabros com amplitudes de oscilações maiores levavam mais tempo para percorrer determinada distância em relação aos menores, concluindo que o período do pêndulo independia da amplitude, sendo assim o pêndulo simples importante para medir o tempo.

Desde os primórdios da humanidade há a necessidade da mensuração do tempo, para marcar as divisões do dia e da noite, o que contribuiu para o desenvolvimento da tecnologia e da ciência, a utilidade de um instrumento limita-se o fator que é mais perceptível pelo homem condicionou os artesãos à, no século XVIII a elaborarem o relógio mecânico, porém a confiabilidade e a exatidão só foram obtidas através do advento do pêndulo.

O pêndulo simples é um dispositivo que se fundamenta no objeto que oscila em torno de um ponto fixo. Constitui-se basicamente das grandezas, período (T), que expressa o intervalo de tempo para o objeto retornar a posição original de lançamento, a frequência (f), que se caracteriza pelos ciclos que o objeto percorre a trajetória num intervalo de tempo característico, comprimento do fio (L) e a aceleração da gravidade (g). Desde que a abertura do ângulo seja pequena, o período não depende da amplitude e nem da massa do corpo preso à extremidade do fio. Constata-se que o comprimento do fio e o período são diretamente proporcionais.

O experimento do pêndulo simples foi realizado pelos discentes Débora, Érica, Flávia, Gutemberg, Jéssica e Lucas Rauan, sendo sucedidos dois experimentos em datas diferentes. A primeira experiência foi caracterizada por inúmeras sucessões de erros devido a quesitos como a forma dos objetos, a influência direta do vento, o local escolhido, consequentemente os resultados não foram alcançados; a segunda experiência foi determinada pelas falhas consertadas em relação a primeira tentativa, logo o objetivo do grupo foi atingido.

Passo 1

A realização do experimento do pêndulo simples fundamenta-se nos materiais: nylon, chumbada de pesca, marcador de texto, prego, tesoura e régua. Para desempenhar a experiência foi-se necessário a medição do nylon com exatidão, para obter-se 1,2 metros de comprimento (l)

Passo 2

O segundo passo constituiu-se na adesão do nylon a chumbada de pesca, posteriormente fixou os materiais a um determinado local, onde não houvesse atritos significantes

Passo 3

O terceiro passo fundamentou-se na realização com muita cautela, pois para ocorrer à oscilação de modo a chegar aos resultados com precisão, foi-se necessária uma pequena abertura inicial, tendo assim o auxílio do marcador para evidenciar a posição inicial do objeto

Passo 4

O quarto passo, constituiu-se no inicio do movimento do pêndulo simples, portanto, com a ajuda do cronômetro houve a contagem das dez vezes que o objeto retornava a sua posição inicial em um determinado intervalo de tempo.

Confira nos vídeos abaixo a movimentação do Pêndulo Simples

1° Tentativa

2° Tentativa ( Câmera Lenta)

3° Tentativa ( Movimento Normal)

Logo, através dos 10 períodos e seus respectivos valores em relação ao tempo, pôde-se calcular a aceleração da gravidade, constituindo-se primeiramente, na soma dos períodos dividido por 8 (retirou-se os valores máximos e mínimos do tempo), encontrando assim o período (T) e aplicando na fórmula conforme o cálculo abaixo:

Período do pêndulo – 10 oscilações (sendo dez tentativas para evitar ao máximo a presença de falhas):

Divisão por dez para facilitar os cálculos:

OBS: Os valores destacados são os mais altos e baixos, retirou-se da soma para evitar resultados imprecisos.

Exceto o T3 e T10, todos os outros valores são somados e divididos por oito [(números de tentativas (10) - números cortados (2)

T1+T2+T4+T5+T6+T7+T8+T9=17.566/8= 2.19

Após ter-se encontrado o valor de T = 2.19, sabendo-se o comprimento (l)=1,2 m e o valor de π = 3,14, aplica-se os valores na fórmula para descobrir (g)

Tѵg=2πѵl

Ѵg=2πѵl/T

Ѵg=6,28ѵ1,20/2,19

Ѵg=6,28x1,09/2,19

Ѵg=3,125

G=3,125^2

G=9,76

Confiram o Cálculo logo abaixo! Pode-se perceber que deu aprixamadamente ao valor da gravidade da terra ;)

As dificuldades encontradas por nós discentes, no princípio foram relacionadas à medição do comprimento do nylon, pois como se trata de uma experimentação deve haver regularidade nas observações. Através de diversas tentativas obteve-se por meio da régua escolar a precisão de 1,2 metros de comprimento (l).

O adicional obstáculo obtido foi relacionado ao local para realizar o experimento, pois deveria despreza-se ao máximo os atritos e o vento não poderia influenciar diretamente nos resultados dos períodos (T), como a escolha do lugar foi equivocada, resultou-se em falhas; porém na segunda tentativa após o arranjo do local com barreiras em relação ao vento, obteve-se a finalidade.

Outro impedimento para obter a finalidade dos resultados, foi referente à forma dos objetos para a realização da experiência, pois na primeira tentativa do experimento realizou-se com objeto esférico, resultando-se na velocidade superior ao que grupo esperava devido o tamanho da abertura inicial, logo não resultou em exatidão, na segunda tentativa houve a realização com a chumbada, possibilitando-nos alcançar os resultados esperados.