Dicas de Física para o ENEM. Oscilações: teoria e prática com o professor Rafael, nesta segunda, 03/08

 Sistema periódico do oscilador massa-mola e o pêndulo simples:  teoria e prática com o professor Rafael Rodrigues da UFCG, campus Cuité, nesta segunda, 03/08.

 Esta aula de Física, no nível do ensino médio, tendo um assundo que cai com frequência no ENEM, foi gravada na sala de aula do centro de educação e saúde (CES), em Cuité, no Curimataú paraibano.

Veremos a seguir como determinar  o período teórico e experimental. 

Veja o vídeo.

 

Veja como determinar o período do OHS e medir o mesmo experimentalmente  desprezando o atrito.  

Lei de Hooke: a intensidade (o módulo) força restauradora da mola

F=kx

com k sendo a constante elástica da mola.

O conteúdo desta disciplina do curso de Física do Centro de Educação e Saúde (CES) da UFCG, campus Cuité, é comum para os cursos de Física, Química, Matemática e Engenharia. Solução da equação diferencial ordinária (EDO) do Oscilador Harmônico Simples.

Veja o vídeo e deixe o ok.

  

Esta parte da aula sobre o  sistema massa-mola, do ponto de vista clássico, é útil também, para a EDO  da mecânica quântica. 

Estudamos a energia Cinética e Potencial do Oscilador harmônico unidimensional do sistema massa-mola. Desprezando o atrito, este sistema é caracterizado pela seguinte equação da aceleração:

a_x = - ω² x

ω é a frequência angular. Resolvendo esta EDO, obtemos a equação horária do OHS:

x(t) =Acos(ωt+𝞅),

com 𝞅 sendo a constante de fase e A é a amplitude de oscilação. Está equação pode ser obtida fazendo a projeção do oscilador harmônico no movimento circular uniforme.

Nesse vídeo tem a explicação da resolução da EDO.

Veja mais.

O duplo cilindro é composto por duas molas segurando um cilindro dentro de outro cilindro.

Estudaremos o duplo cilindro quando for estudado o movimento rotacional. 

Energia mecânica total, E_M.

A energia mecânica total do oscilador é a soma de duas parcelas: 

E_M= E_c + E_pe,

com  E_c - energia cinética e  E_pe – energia potencial elástica. Desprezando o atrito a energia mecânica total é conservada.

Energia cinética do oscilador massa-mola é uma parábola invertida, a qual é deduzida usando o princípio de conservação da energia.

                                  Uma das questões do ENEM 2017.

Energia potencial do oscilador massa-mola é uma parábola com a concavidade aberta para cima.

O trabalho realizado pelo sistema é

   E_pe=kx²/2

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