quinta-feira, 12 de agosto de 2021

Aula 16-Instrumentação I-UFCG-2020.2- Período do Oscilador Massa-mola e o conceito de Onda. Professor Rafael, nesta quinta, 12

 

A aula 16 da disciplina de instrumentação I-UFCG-2020.2, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues(UFCG, campus Cuité), acontecerá nesta quinta-feira, 12 de agosto, das 10h às 12h. Temas:  algumas aplicações sobre oscilações e Introdução ao estudo de ondas: conceito e classificação. Dualidade de onda-partícula da Luz, onda de matéria de Luis De Broglie, sendo  transmitida pelo blog rafaelrag, ciências e educação. Professor Rafael Rodrigues.
 


Exercícios sobre Oscilações

1) Determine a energia potencial elástica de um oscilador massa-mola, baseado em um carrinho com massa de de 200g preso na extremidade de uma mola, com uma constante elástica de 20N/m, oscila em trilho de ar sem atrito, qual a velocidade máxima se amplitude do movimento é de 10cm.

(Na lista de exercício proposto coloquei, x=4cm.) 

Solução

Primeiro colocaremos as grandezas física no sistema internacional de medida(SI). Massa: m=200g=0,2kg.   Constante elástica: k=20N/m.

Usando a lei de conservação da energia mecânica, quando o carrinho estiver em x=10cm=0,1m, temos somente a energia potencial elástica (E_pe) e a energia cinética máxima (E_c) ocorre em x=0. Portanto,   E_c=(1/2)mv2=E_pe =(1/2)(kA2=(20/2)(0,12)=10/102
ou seja, 
E_c=0,1J(Joule)=106ergs. 
Pois,
1J(Joule)=107ergs.
Para calcular a velocidade máxima, temos  mv2 = kA2  
   0,2 v2 = 20 x0,12          ------------         v2 = 102 x(1/10)=1.
Logo, obtemos  a velocidade máxima, v=1m/s.

Observação. Colocando o sistema massa-mola na vertical, no equilíbrio, quando a mola alcançar a deformação máxima, ocorrerá o equilíbrio da força da mola com a força peso, ou seja, F=KA=P=mg. 
Neste caso, podemos verificar o valor da constante elástica da mola, usando a aceleração da gravidade local, g=10m/s2. K=mg/A=0,2x10/0,1=2x10, isto é, k=20N/m. Como queríamos verificar.
 
2) Considere uma mola fixa de constante elástica igual a 80 N/m e um bloco de massa de 20000g. Puxando o bloco preso na outra extremidade da moa mola, observamos o sistema massa-mola executando um movimento harmônico simples. Quais são a frequência e o período de oscilação?

Solução

Massa: m=20000g=20kg.

Dualidade onda-partícula da luz.



Dualidade onda-partícula da matéria.

Veja mais

Oscilações










Período e Frequência do  Pêndulo Simples











Ondas

No gráfico da função de onda versus a coordenada de posição x, a distância entre duas cristas(ou dois vales) consecutivas é o comprimento de onda. 

No gráfico da função de onda versus o tempo t, a distância entre duas cristas consecutivas é o período T. 


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