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

Abstract

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.

Experimento de baixo custo para medição da dissipação da energia em um pêndulo

“…Trabalhos para estudo de osciladores utilizando Arduíno também são encontrados, destacamos o de Hinrichsen [13] que acopla um acelerômetro em um sistema massa-mola e Silva et al [14] que o acopla a um pêndulo físico, para determinação da aceleração dos sistemas, e Rinaldi e Fauzi [15] que utilizam um sensor ultrassônico para determinação das amplitudes de oscilação em um sistema massa-mola amortecido. Em particular, temos o trabalho de Carvalho Neto et al [16] que aplica sensores de luz infravermelha na construção de um sistema photogate, semelhante aos trabalhos com porta de jogos acima citados.…”