Experimento do Pêndulo Simples
Galileu sempre foi muito dedicado aos estudos sobre os movimentos dos corpos. Diz a história que, certa vez, Galileu estava observando as oscilações de um lustre em uma igreja quando teve a ideia de fazer medidas do tempo de oscilação.
Naquela época ainda não haviam inventado o relógio e nem o cronômetro, então Galilei fez a contagem do tempo de oscilação comparando-o com a contagem das batidas de seu próprio pulso. Fazendo isso ele verificou que mesmo quando as oscilações ficavam cada vez menores o tempo delas era sempre o mesmo. Ao realizar novos experimentos com pêndulos, Galileu verificou que o tempo de oscilação do pêndulo não depende do peso do corpo que está preso ao fio, ou seja, o tempo é o mesmo tanto para um corpo leve quanto para um corpo pesado.
Essa descoberta fez com que Galileu imaginasse que uma pedra leve e outra pesada oscilando na extremidade de um fio, gastavam o mesmo tempo para ir da posição mais alta para a posição mais baixa. Sabendo que o movimento do pêndulo e a queda livre são causados pela ação da gravidade, Galileu disse e comprovou, na Torre de Pisa, que se duas pedras de diferentes massas fossem abandonadas livremente da mesma altura, ambas gastariam o mesmo tempo para alcançar o solo.
Um pêndulo simples consiste de um fio leve e inextensÃvel de comprimento L, tendo na extremidade inferior, por exemplo, uma esfera de massa m; a extremidade superior é fixada em um ponto, tal que ele possa oscilar livremente (resistência do ar desprezÃvel), com amplitudes pequenas (máximo = 15o).
O objetivo desse experimento é descobrir o valor de g (aceleração da gravidade) a partir do pêndulo simples, utilizando a fórmula Τ= 2π.Ѵl/g.
E para realizar esse experimento foi necessário utilizar alguns materiais básicos, como Linha ou fio, esfera ou chumbada, fita adesiva, instrumento de medida, tesoura, cronômetro (com no mÃnio três casas decimais).
Algumas instruções são essenciais para realizar qualquer tipo de atividade experimental para que ocorra tudo bem. Para montar o pêndulo é necessário para melhor efeito que a esfera ou chumbada tenha o peso maior que a linha ou fio que a segura. Na hora da escolha do local é importante saber que para o experimento ter os resultados mais precisos a esfera ou chumbada não tenha nenhum atrito com qualquer outra superfÃcie. Na escolha da abertura é preciso que ela tenha o menor comprimento ou ângulo possÃvel para que o pêndulo tenha os 10 perÃodos necessários sem que ocorram erros. Lembrando que 1 perÃodo é o tempo em que o pêndulo oscila duas vezes (vai e volta, parando na sua posição inicial).
Para iniciar é preciso que monte o pêndulo simples e para montá-lo bastar prender a linha ou fio à esfera, fixando em um lugar sem atritos e vibrações. Escolhemos um ângulo para abertura, onde seria o ponto inicial em que o pêndulo começaria a oscilar (O melhor é que a abertura tenha 5º graus). Após oscilar tendo 10 perÃodos (1 perÃodo é o tempo em que ele vai e volta a sua posição inicial).
E para encontrar o T calculamos da seguinte forma (lembrando que corta o maior e o menor valor de T):
Encontramos o T= 1,279375
Depois que calcular o T, já pode ir ao objetivo que é calcular o g através da fórmula Τ= 2π.Ѵl/g, o valor de π 3,14, o de L é o comprimento da linha ou fio do seu pêndulo (que no caso do experimento realizado foi de 0,40m). Aplicando a fórmula e substituindo os valores obtivemos que g é aproximadamente igual a 9,64.
G= 9,64 (Aproximadamente)
A partir do experimento realizado com o pêndulo simples, sem a interferência de forças externas podemos verificar que a aceleração da gravidade atua em toda parte e preserva suas caracterÃsticas básicas onde quer que seja aplicada.
Ao decorrer da realização do experimento pode-se encontrar algumas dificuldades para montar e para realizar. Uma das nossas dificuldades foi encontrar um lugar onde o experimento pudesse ser realizado sem que o pêndulo não estivesse em atrito com a parede, pois se isso ocorresse iria influenciar no resultado, assim como a vibração do ar condicionado como no nosso caso também influenciaria.
Outra dificuldade foi encontrar o ângulo correto para determinar a abertura que a partir dele o pêndulo começaria a oscilar, pois esse ângulo não pode ser muito grande, já que se trata de um pêndulo simples, e nesse caso deveria ser o= 5º graus.
A terceira dificuldade foi encontrar o valor de g, pois se o ângulo não estiver correto influenciará no resto de todo cálculo inclusive o g não terá o resultado esperado, e na hora de aplicar a fórmula daria alguns erros.
Além de dificuldades, erros também foram cometidos até conseguirmos o esperado. O primeiro erro foi no local escolhido para fixar o pêndulo, que de inÃcio escolhemos a parede onde havia atrito entre ambos. Um outro erro foi realizar o experimento com o ar condicionado ligado, pois sua vibração influenciaria no resultado. O terceiro erro foi no tamanho do ângulo que não podia ser grande e acabamos colocando a abertura em um tamanho sem medida nenhuma esquecendo que o resultado dependia também disso.
Para realizar um experimento como esse é necessário que haja bastante atenção até os mÃnimos detalhes para que erros como esse não seja cometidos. Na hora de escolher o local preste bastante atenção nas instruções que foram dada e leve em consideração todas as possÃveis áreas de influência, como exemplo dessas que foram citados, como a vibração do ar condicionado o atrito com outras superfÃcies.
Experimentos práticos são essenciais para o aprendizado do aluno, pois a partir de conceitos estudados na sala de aula ele pode por em prática aquilo que aprendeu e provar que realmente era verdade, assim como grandes estudiosos fizeram grandes descobertas a partir de seus experimentos. E esse nos fez enxergar que há exemplo de pêndulo simples em nosso cotidiano e que há oscilações em todos os lugares, como um balanço, violão, lustres, sino e etc.
Então, na hora de realizar seu experimento preste bastante atenção em todas as dificuldades e erros que expomos para que também não ocorra em sua atividade.
Materiais utilizados, Pêndulo oscilando na realização do experimento
Confira logo abaixo um vÃdeo sobre o Experimento do Pêndulo Simples
Memorando por: José Alves, Lisandra Maciel, Thaiele Soares, Vivian Silva