Missa sobre uma Primavera: Movimento Harmônico Simples
1 · Prever
Se você duplicar a massa pendurada na mola, o período de oscilação duplicará?
- O período dobra.
- O período permanece o mesmo.
- O período aumenta, mas menos que o dobro.
2 · Preparar
- Abra a predefinição Mass-on-Spring no módulo Mecânica. Uma bola (o bob) está pendurada em uma mola ancorada acima dela.
- Observe a sonda de velocidade já acoplada ao pêndulo — ela informa a velocidade instantânea do pêndulo à medida que ele oscila.
- Para cada linha, defina a massa do pêndulo e a rigidez da mola, puxe o pêndulo levemente para baixo, solte-o e deixe-o oscilar e assentar.
3 · Coletar Dados
| Missa (kg) | Constante de primavera (N/m) | Período (s) | Extensão de equilíbrio (m) |
|---|---|---|---|
| 0.50 | 30.00 | ||
| 1.00 | 30.00 | ||
| 2.00 | 30.00 |
Faça um gráfico do período T (s) em relação à massa m (kg) para suas três tentativas. O relacionamento é uma linha reta? Em vez disso, tente representar graficamente T contra √m - o que você percebe?
4 · Analisar
- Usando T = 2π√(m/k), calcule o período de cada linha e compare-o com o valor cronometrado na sandbox.
- As linhas 1 e 3 têm massas em uma proporção 1:4 . Por qual fator o período mudou? Isso corresponde a √4 = 2?
5 · Aprofundar
- Se você aumentasse a constante elástica k em vez da massa, o período aumentaria ou diminuiria? Esboce a tendência que você espera.
- O peso fica visivelmente mais baixo sob a gravidade (extensão de equilíbrio = mg/k), mas a gravidade g não aparece em T = 2π√(m/k). Explique por que o período não é afetado pela gravidade, embora a posição de equilíbrio o seja.
A física por trás deste experimento
Período da Primavera (SHM)
Para uma massa oscilando sobre uma mola ideal, o período depende apenas da massa e da constante da mola – não da amplitude ou da gravidade.
Energia Cinética em Equilíbrio
A velocidade do pêndulo é maior quando ele passa pelo ponto de equilíbrio; leia a velocidade máxima da sonda para encontrar sua energia cinética ali.