Forças no sistema de referência acelerado de um pêndulo: estudo teórico e resultados experimentais

Autor: Bruno Borges Fagundes, Camila Brito Collares da Silva, Fernando Lang da Silveira, Arlei Prestes Tonel, Pedro Fernando Teixeira Dorneles, Januario Dias Ribeiro
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Revista Brasileira de Ensino de Física, Volume: 42, Article number: e20190085, Published: 25 NOV 2019
Revista Brasileira de Ensino de Física, Vol 42 (2019)
Revista Brasileira de Ensino de Física v.42 2020
Revista Brasileira de Ensino de Física
Sociedade Brasileira de Física (SBF)
instacron:SBF
ISSN: 1806-9126
1806-1117
DOI: 10.1590/1806-9126-rbef-2019-0085
Popis: Resumo Neste trabalho realizamos, inicialmente, uma discussão teórica sobre as forças no sistema de referência acelerado de um pêndulo que oscila livre de resistência. Tal discussão propicia a afirmação de que, se um acelerômetro for fixado no centro de oscilação de um pêndulo, ele deverá registrar um valor variável sobre o eixo orientado radialmente e um valor nulo no eixo alinhado tangencialmente ao movimento do pêndulo. Para ilustrarmos aplicações dessa afirmação em duas situações de simples verificação, apresentamos duas questões instigantes: a) o que acontecerá com a bolha de ar de um nível de pedreiro, se posicionarmos o nível na direção tangencial enquanto nos embalamos em um balanço de uma praça?; b) se colocarmos para oscilar em um balanço uma pequena esfera, ela irá ficar em repouso em relação balanço? As respostas contraintuitivas às duas questões são de que tanto a bolha no nível de pedreiro quanto a esfera permanecem em repouso em relação ao balanço se posicionadas em seu centro de oscilação. Com o intuito de elucidarmos essas duas questões, concebemos um aparato experimental composto por um pêndulo físico, no qual anexamos uma placa microcontrolada Arduino, um sensor acelerômetro e um módulo Bluetooth. Abstract In this work we initially lead a theoretical discussion about the forces acting on a physical pendulum oscillating without friction in an accelerated reference system. Such discussion allows us the statement that if an accelerometer is fixed on the center of oscillation of the pendulum, it will register an oscillating value in the radial axis and a null value in the tangential axis. To illustrate this proposition, we will present two simple situation for verification and then we inquire two instigating questions: a)What will happen to the air bubble of a mason level, if we position the same in the tangential direction while we cradle in a swing of a square? b) If we put a small sphere on oscillating swing, will the sphere be in rest during the oscillation? The answers for this counter intuitive questions are that both, the air bubble and small sphere, will stay in rest in relation to the swing if they are positioned on the center of oscillation of the pendulum. In order to elucidate the above questions, we designed an experimental apparatus composed of a physical pendulum, in which we attached an Arduino microcontroller board, an accelerometer sensor and a Bluetooth module.
Databáze: OpenAIRE
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