Movimentos oscilatórios são de extrema importância no estudo de Física. O assunto está presente desde as ondas — tanto do som quanto da luz — até os pêndulos, entre vários outros fenômenos da natureza.
Neste post, vamos desvendar todos os mistérios dos pêndulos simples!
O que é pêndulo simples?
Um pêndulo simples é um pêndulo em que toda a sua massa pode ser considerada como um pequeno corpo esférico no final da corda. Essa é uma ótima aproximação para uma variedade de problemas físicos que aparecem no nosso cotidiano, tendo soluções matemáticas mais fáceis.
Como funciona o pêndulo simples?
Agora, vamos entender como funciona um pêndulo simples. Imagine que você pegue um corpo atrelado à corda, presa por um eixo no seu topo, e o puxe. Isso cria um ângulo entre o ponto de repouso, em que o corpo estaria caso nenhuma força o tirasse de equilíbrio, e onde se está segurando o corpo.
A tensão na corda e o peso, nessa configuração, não se cancelam, ou seja, haverá uma força resultante puxando o corpo de volta para o ponto de equilíbrio. Essa força resultante acelera o sistema que, por inércia, tende a continuar o seu movimento até atingir o mesmo ângulo em relação ao equilíbrio, porém, do outro lado.
Como calcular o pêndulo simples?
A fórmula utilizada para o pêndulo simples não é complicada, mas é importante conhecer alguns conceitos antes de aplicá-la.
O período é o tempo necessário para completar um ciclo, ou seja, o corpo sair da posição em que o colocamos e voltar até ele. O comprimento do fio, ou corda, dependendo do exercício, é o tamanho entre o eixo e o corpo. Sabendo isso, podemos calcular o pêndulo simples usando a equação:
Onde T é o período medido em s, l é o comprimento do fio em m e g é a gravidade medida em m/s²
Como estudar o pêndulo simples para o Enem e vestibulares?
Cada pessoa tem seu jeito de estudar, porém, algumas táticas podem ajudar você a reter o conhecimento. Fazer um resumo das partes conceituais e anotar as equações e seus significados é uma excelente maneira de aprender, já que é um material que sempre estará à sua disposição.
A resolução de exercícios, tanto teóricos como de fazer conta, também é importante para fixar na mente a matéria. Portanto, veja um exemplo de como o pêndulo simples é cobrado no Enem e em provas de vestibulares.
(Enem 2014) Christiaan Huygens, em 1656, criou o relógio de pêndulo. Nesse dispositivo, a pontualidade baseia-se na regularidade das pequenas oscilações do pêndulo. Para manter a precisão desse relógio, diversos problemas foram contornados. Por exemplo, a haste passou por ajustes até que, no início do século XX, houve uma inovação, que foi sua fabricação usando uma liga metálica que se comporta regularmente em um largo intervalo de temperaturas.
YODER, J. G. Unrolling Time: Christiaan Huygens and the mathematization of nature.
Cambridge: Cambridge University Press, 2004 (adaptado).
Desprezando a presença de forças dissipativas e considerando a aceleração da gravidade constante, para que esse tipo de relógio realize corretamente a contagem do tempo, é necessário que o(a):
a) Comprimento da haste se mantenha constante.
b) Massa do corpo suspenso pela haste seja pequena.
c) Material da haste possua alta condutividade térmica.
d) Amplitude de oscilação seja constante em qualquer temperatura.
e)Energia potencial gravitacional do corpo se mantenha constante.
A resposta correta para esta questão é a letra a) pois, se analisarmos a equação que descreve o pêndulo simples, podemos ver que o período é proporcional ao comprimento do fio e inversamente proporcional à gravidade.
Estude pêndulo simples!
Agora que já sabe o que é um pêndulo simples e a sua importância na hora do vestibular, chegou a hora de incluí-lo no seu cronograma de estudos para o Enem 2022! Planeje-se para dar tempo de estudar essa matéria com calma. Essa é a trilha para o seu sucesso!
Não perca mais tempo e estude em uma faculdade de excelência. Inscreva-se em nosso vestibular online e saia na frente!
