Fundamentos de Física, Volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica
15-4 Pêndulos e Movimento Circular
Vamos elevar as duas equações ao quadrado, dividir a segunda pela
primeira e explicitar I na equação resultante. O resultado é o seguinte: b
Figura 15-10 Dois pêndulos de torção, compostos (a) por um fio e uma barra e (b) pelo
mesmo fio e um objeto de forma irregular.
15-4 PÊNDULOS E MOVIMENTO CIRCULAR
Objetivos do Aprendizado
Depois de ler este módulo, você será capaz de ...
15.27 Descrever o movimento de um pêndulo simples.
15.28 Desenhar o diagrama de corpo livre do peso de um pêndulo simples no instante em que ele faz
um ângulo θ com a vertical.
15.29 Conhecer a relação entre o período T (ou a frequência f) e o comprimento L de um pêndulo
simples, para pequenas oscilações.
15.30 Saber qual é a diferença entre um pêndulo simples e um pêndulo físico.
15.31 Conhecer a relação entre o período T (ou a frequência f) e a distância h entre o ponto de
suspensão e o centro de massa de um pêndulo físico, para pequenas oscilações. 15.32 Determinar a frequência angular de um pêndulo a partir do torque τ e do deslocamento θ e a
partir da aceleração angular α e do deslocamento angular θ.
15.33 Saber qual é a diferença entre o valor da frequência angular ω de um pêndulo (que está
relacionada à taxa com a qual os ciclos são completados) e o valor de dθ/dt (a taxa de variação
do ângulo que o pêndulo faz com a vertical).
15.34 Determinar a constante de fase ϕ e a amplitude u do movimento de um pêndulo a partir de m
posição angular θ e da taxa de variação da posição angular dθ/dt em um dado instante.
15.35 Explicar de que forma a aceleração de queda livre pode ser medida usando um pêndulo
simples.
15.36 Determinar a posição do centro de oscilação de um pêndulo físico e explicar qual é a relação
entre o centro de oscilação de um pêndulo físico e o comprimento de um pêndulo simples.
15.37 Explicar qual é a relação entre um movimento harmônico simples e um movimento circular
uniforme.
Ideias-Chave
• Um pêndulo simples é formado por uma partícula que oscila suspensa por um fio de massa desprezível. Para pequenos ângulos, a oscilação do pêndulo pode ser modelada por um movimento harmônico simples cujo período é dado pela equação
em que I é o momento de inércia da partícula em relação ao ponto de suspensão, m é a massa da partícula e L é o comprimento do fio.
• Um pêndulo físico tem uma distribuição de massa mais complicada. Para pequenos ângulos, a oscilação do pêndulo físico pode ser modelada por um movimento harmônico simples cujo período é dado pela equação
em que I é o momento de inércia do pêndulo em relação ao ponto de suspensão, m é a massa do pêndulo e h é a distância entre o ponto de suspensão e o centro de massa do pêndulo. • O movimento harmônico simples corresponde à projeção do movimento circular uniforme no diâmetro de um círculo.