CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I INFORMAÇÕES GERAIS. Prof.

Documentos relacionados
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I INFORMAÇÕES GERAIS. Prof.

As Oscilações estão presentes no nosso dia a dia como o vento que balança uma linha de transmissão elétrica, as vibrações da membrana de um

FENÔMENOS OSCILATÓRIOS E TERMODINÂMICA

Uma oscilação é um movimento repetitivo realizado por um corpo em torno de determinado ponto.

Uma oscilação é um movimento repetitivo realizado por um corpo em torno de determinado ponto.

MOVIMENTO OSCILATÓRIO

Física 2 - Movimentos Oscilatórios. Em um ciclo da função seno ou cosseno, temos que são percorridos 2π rad em um período, ou seja, em T.

1. Movimento Harmônico Simples

Aula do cap. 16 MHS e Oscilações

Física Geral e Experimental III

O Sistema Massa-Mola

O Movimento Harmônico Simples

Universidade Federal Rural do Semi Árido UFERSA Pro Reitoria de Graduação PROGRAD Disciplina: Física II Professora: Subênia Medeiros

Movimento periódico é um movimento que um objecto repete com regularidade. O objecto regressa à posição inicial depois de um intervalo de tempo.

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE FÍSICA - DEPARTAMENTO DE FÍSICA GERAL DISCIPLINA: FIS FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II-E

INFORMAÇÕES GERAIS. Prof. Bruno Farias

Física II Ondas, Fluidos e Termodinâmica USP Prof. Antônio Roque Aula

Física I 2010/2011. Aula 10. Movimento Oscilatório II

Física para Engenharia II - Prova P a (cm/s 2 ) -10

Movimento Harmônico Simples - III Relação entre o MHS e o MCU Oscilações amortecidas Oscilações Forçadas e Ressonância. Prof. Ettore Baldini-Neto

FÍSICA MÓDULO 17 OSCILAÇÕES E ONDAS. Professor Sérgio Gouveia

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS. Departamento de Matemática e Física Coordenador da Área de Física

FÍSICA II OSCILAÇÕES - MHS EVELINE FERNANDES

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE AGRONOMIA E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR CAMPUS DE POMBAL

Física para Engenharia II (antiga FEP2196) Turma 09 Sala C2-09 3as 13h10 / 5as 9h20. Turma 10 Sala C2-10 3as 15h00 / 5as 7h30.

Lista de Exercícios - OSCILAÇÕES

Universidade Federal do Pampa UNIPAMPA. Oscilações. Prof. Luis Armas

Oscilações II. Estudo: Pêndulo Simples Oscilador Forçado Ressonância

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS

FEP Física para Engenharia II

Movimento harmônico simples (MHS)

Dinâ micâ de Mâ quinâs e Vibrâçõ es II

Resumo e Lista de Exercícios. Física II Fuja do Nabo P

UNIDADE 15 OSCILAÇÕES

TE220 DINÂMICA DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

Universidade Federal de São Paulo Instituto de Ciência e Tecnologia Bacharelado em Ciência e Tecnologia

Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá. 15 de março de 2013

Introdução. Perturbação no primeiro dominó. Perturbação se propaga de um ponto a outro.

Laboratório de Física 2

c il a ções Física 2 aula 9 2 o semestre, 2012

(Versão 2014/2) (b) (d)

Capí tulo 6 Movimento Oscilato rio Harmo nico

É o número de oscilações que acontecem por segundo. A medida é feita em hertz: T = 1 f. x = x m

TE220 DINÂMICA DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

Plano de Ensino. Identificação. Câmpus de Bauru. Curso Física. Ênfase. Disciplina A - Física II. Docente(s) Rosa Maria Fernandes Scalvi

Departamento de Física - ICE/UFJF Laboratório de Física II

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I EQUILÍBRIO. Prof.

Importante: i. Nas cinco páginas seguintes contém problemas para se resolver e entregar. ii. Ler os enunciados com atenção.

Lista 14: Oscilações. Questões

LISTA DE EXERCÍCIOS 1

Movimento Harmônico Simples e Amortecido

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA II ONDAS. Prof.

Guia de Estudo Demonstrações Exercícios Extras Vídeos Referências Glossário

Lista 12: Oscilações NOME:

Física II (Química) FFCLRP USP Prof. Antônio Roque Aula 3. de maneira que o sistema se comporta como um oscilador harmônico simples.

Oscilações, Coerência e Ressonância

Departamento de Física - ICE/UFJF Laboratório de Física II

2. Em um sistema massa-mola temos k = 300 N/m, m = 2 kg, A = 5 cm. Calcule ω, T, f, E (12,25 rad/s; 0,51 s; 1,95 Hz; 0,38 J).

Física II Ondas, Fluidos e Termodinâmica USP Prof. Antônio Roque Aula 10

PLANO DE ENSINO-Disponível em:

QUESTÕES DE MÚLTIPLA-ESCOLHA (1-4)

OSCILAÇÕES, ONDAS E FLUIDOS Lista de exercícios - Oscilações Profª.Drª. Queila da Silva Ferreira

MHS Movimento Harmônico Simples

Primeira Lista de Exercícios.

Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá. 24 de julho de 2018

EXPERIÊNCIA M003-3 PÊNDULO SIMPLES

PLANO DE ENSINO-Disponível em:

Experiência 3 - Pêndulo

Universidade de São Paulo. Instituto de Física. FEP112 - FÍSICA II para o Instituto Oceanográfico 1º Semestre de 2009

Exercício 1. Exercício 2.

LISTA DE EXERCÍCIOS - MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES (MHS) (versão 2014/2)

Notas de Aula FIS0729 Oscilações, Fluidos e. Material para prova do dia 10/05/2012

Física I VS 18/07/2015

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO. Prof.

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS CONSELHO DE GRADUAÇÃO

O pêndulo simples é constituído por uma partícula de massa

Denomina-se gravidade a interação ente dois ou mais corpos devido sua massa. A força da gravidade é uma força de ação à distância, que torna-se mais

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I ROTAÇÃO. Prof.

Física 2. Guia de Estudos P1

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia

Física I Prova 3 19/03/2016

Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá. 12 de março de 2013

Prova 1/3. Nome: Assinatura: Matrícula UFES: Semestre: 2013/2 Curso: Física (B e L) Turmas: 01 e 02 Data: 11/11/2013 GABARITO

Exemplo. T 1 2g = -2a T 2 g = a. τ = I.α. T 1 T 2 g = - 3a a g = - 3a 4a = g a = g/4. τ = (T 1 T 2 )R. T 1 T 2 = Ma/2 T 1 T 2 = a.

QUESTÕES DISCURSIVAS

Capítulo 18 Movimento ondulatório

Professor: André Luiz de Oliveira. PLANO DE ENSINO-Disponível em:

, (1) onde v é o módulo de v e b 1 e b 2 são constantes positivas.

Lista Básica Aulas 22 e 23 Frente 3

Física I Prova 2 25/10/2014

PROGRAMA DE ENSINO. DEPARTAMENTO RESPONSÁVEL: Departamento de Física e Química

Física I Prova 2 25/10/2014

Física II (Química) FFCLRP USP Prof. Antônio Roque Aula 4. O Pêndulo Físico

Modelos Matematicos de Sistemas

ESPAÇO PARA RESPOSTA COM DESENVOLVIMENTO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA FICHA DE DISCIPLINA

m R 45o vertical Segunda Chamada de Física I Assinatura:

Física II Ondas, Fluidos e Termodinâmica USP Prof. Antônio Roque Aula

Parte 2 - P2 de Física I Nota Q Nota Q2 NOME: DRE Teste 1

PROGRAMA DE ENSINO. DEPARTAMENTO RESPONSÁVEL: Departamento de Física e Química

Transcrição:

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA I INFORMAÇÕES GERAIS Prof. Bruno Farias

Arquivo em anexo Conteúdo Programático

Bibliografia HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. Livros Técnicos e Científicos. v. 2, ed. 8. 2009. SEARS, F. W., ZEMANSKY, M. W., Física II Termodinâmica e Ondas, 12 ª ed., Addison Wesley. São Paulo/SP, 2008. TIPLER, P. A., MOSCA, G., Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica, vol. 1, 5ª ed., LTC, Rio de Janeiro/RJ, 2006.

Avaliação Serão realizadas ao longo do período 03 avaliações. A nota final do discente será obtida através da média aritmética das 03 avaliações. Terá direito a uma prova de reposição o aluno que não comparecer a uma das provas previstas.

Avaliação O aluno que atingir média maior ou igual a 7,0 será considerado aprovado por média. O aluno que tiver média maior ou inferior a 4,0 e inferior a 7,0 estará apto a fazer à prova final. O aluno que não conseguir uma média superior a 4,0 será considerado reprovado por média, exceto os casos de desistências, que será considerado reprovado por falta.

Atendimento ao Aluno O Atendimento aos alunos ocorrerá na sala 11 do bloco de sala dos professores, todas as quartas feiras das 14:00 h às 17:00 h. Também haverá atendimento disponibilizado pelo monitor da disciplina em horários a definir.

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: FÍSICA Ii OSCILAÇÕES Prof. Bruno Farias

Oscilações (Movimento Periódico) Todo movimento que se repete a intervalos regulares é chamado de oscilação, movimento periódico ou movimento harmônico.

Oscilações (Movimento Periódico)

Oscilações (Movimento Periódico) A grande peça (de 5,4 x 10 5 kg) mostrada na fotografia abaixo está pendurada no 89º andar de um dos edifícios mais altos do mundo para reduzir as oscilações geradas pelos ventos no mesmo.

Movimento Periódico O período do movimento, T, é o tempo correspondente a uma oscilação completa (ou ciclo). A unidade no SI é o segundo. A frequência, f, é o número de ciclos por segundo. A unidade de frequência no SI é o hertz (Hz), definido como O período T e a frequência f estão relacionados pela expressão

Oscilações (Movimento Periódico) O estudo e o controle de oscilações são dois objetivos importantes da Física e Engenharia. Neste módulo vamos discutir um tipo básico de oscilação, conhecido como movimento harmônico simples (MHS). Entendimento do movimento periódico será essencial para os estudos que faremos sobre as ondas, o som, as correntes elétricas e luz.

Movimento Harmônico Simples (MHS) Quando o movimento harmônico é uma função senoidal do tempo (função seno ou função cosseno) o denominamos de movimento harmônico simples.

Movimento Harmônico Simples (MHS) No MHS o deslocamento x de uma partícula em relação à origem é dado por uma função do tempo da forma Exemplo: Oscilador harmônico simples

Movimento Harmônico Simples (MHS) As grandezas que caracterizam o MHS são: A amplitude do movimento x m ; A frequência angular do movimento ω; A constante de fase do movimento ϕ. O termo (ωt+ϕ) é chamado de fase do movimento.

Movimento Harmônico Simples (MHS) A frequência angular ω do movimento está relacionada ao período e a frequência através da equação

Quando alteramos pelo menos uma das grandezas anteriores mudamos o gráfico do deslocamento x(t), como mostrado abaixo

Quando ϕ = 0, x(t) possui um gráfico de uma curva co-seno típica. Um valor de ϕ positivo desloca a curva para a esquerda ao longo do eixo t. Já um valor de ϕ negativo desloca a curva para a direita.

Movimento Harmônico Simples (MHS) A velocidade do MHS A expressão para a velocidade de uma partícula em movimento harmônico simples é obtida derivando-se a equação horária para o deslocamento da partícula, assim logo,

Movimento Harmônico Simples (MHS) A aceleração do MHS Conhecendo a velocidade v(t) do MHS, podemos obter uma expressão para a aceleração derivando essa velocidade, assim logo, Como consequência temos que

Movimento Harmônico Simples (MHS) A força restauradora do MHS Aplicando a segunda lei de ao movimento de uma partícula de massa m que executa um MHS, obtemos que Força tipo restauradora onde k = mω 2.

Movimento Harmônico Simples (MHS) No caso do oscilador harmônico simples (sistema bloco-mola) a frequência angular ω do movimento harmônico está associada à constante elástica da mola k e à massa do bloco m pela equação: Já o período T do oscilador é dado por

Exemplo

Movimento Harmônico Simples (MHS) A energia do MHS Tomamos como sistema modelo o oscilar harmônico simples. Nesse caso, a energia potencial do sistema está inteiramente associada à mola e é dada por A energia cinética do oscilador está inteiramente associada ao bloco e é dada por

Aplicando o princípio de conservação da energia mecânica, temos que a energia do MHS é dada por

Exemplo

Exercício

Exercício

Movimento Harmônico Simples e Movimento Circular Uniforme (MCU) O movimento harmônico simples é a projeção do movimento circular uniforme em um diâmetro da circunferência ao longo da qual acontece o movimento circular. Consideramos o MCU de uma partícula P em uma circunferência. A projeção do vetor posição da partícula P no eixo x executa um MHS com a seguinte localização

Movimento Harmônico Simples e Movimento Circular Uniforme (MCU) Fazendo-se a projeção do vetor velocidade da partícula P no eixo x obtemos a velocidade do correspondente MHS. Desta forma temos que a projeção do vetor velocidade é dado por v t x sen t m

Movimento Harmônico Simples e Movimento Circular Uniforme (MCU) A aceleração do MHS projetado no eixo x é dado por

O ângulo entre Júpiter e o satélite Calisto do ponto de vista da Terra. Observações feitas por Galileu em 1610.

O Pêndulo Simples Um pêndulo simples consiste de um fio (de massa desprezível) e inextensível de comprimento L, tendo na extremidade inferior uma partícula de massa m. A outra extremidade é fixa em um ponto. Nesse caso o torque restaurador é dado por Usando a 2ª lei de Newton para as rotações τ = Iα podemos escrever a aceleração angular do pêndulo como Lmgsen I

Considerando um ângulo θ pequeno podemos fazer a seguinte aproximação senθ θ e assim obtemos que mgl I Esta equação é o equivalente angular da relação característica do MHS a 2 x Comparando as duas equações acima observamos que a frequência angular do pêndulo é mgl I

Além disso, podemos determinar o período do pêndulo através da equação T 2 L g

Exemplo

O Pêndulo Físico Quando trabalhamos com um pêndulo real no qual a distribuição de massa é bem mais complicada que a do pêndulo simples, temos um pêndulo físico. Considerando o pêndulo físico arbitrário da figura abaixo, podemos escrever o torque restaurador na forma h F g sen Para pequenas amplitudes do ângulo θ a aceleração angular do pêndulo é dada por mgh I Nesse caso I vai depender da forma do pêndulo.

Já o período do pêndulo físico será dado por T 2 I mgh Podemos usar o pêndulo físico para medir a aceleração da gravidade em um certo ponto da superfície da Terra. Nesse caso g é determinado pela equação g 2 8 L 2 3T

Pêndulo de Torção O pêndulo de torção é uma versão angular de um oscilador harmônico simples. Nesse dispositivo, o elemento de elasticidade está associado à torção de um fio suspenso. A rotação do disco de um ângulo θ produz um torque restaurador dado por onde κ é a constante de torção, que depende do comprimento, do diâmetro e do material do que é feito o fio

O período do MHS angular é expresso na forma onde I é o momento de inércia do disco.

Movimento Harmônico Simples Amortecido Quando o movimento de um oscilador é reduzido por uma força externa dizemos que o oscilador e seu movimento são amortecidos. Considerando o sistema da figura ao lado, podemos assumir que o líquido exerce uma força de amortecimento F a na forma F a bv, onde b é uma constante de amortecimento.

Já a força exercida pela mola sobre o bloco é dada por F m kx. Agora aplicando a 2ª lei de Newton ao bloco temos que bv kx ma. O que resulta na seguinte equação diferencial 2 d x m 2 dt b dx dt kx 0

A solução da equação diferencial anterior é dada por onde x bt/ 2m t x e cos ' t m ' k m 2 b 4m 2

A energia mecânica do sistema pode ser expressa na forma E 1 / 2 bt m t kx. 2 Assim a energia mecânica do sistema não é conservada diminuindo exponencialmente com o tempo. me

Exemplo

Oscilações Forçadas e Ressonância Quando uma força externa atua periodicamente, com uma frequência angular ω e, sobre um oscilar harmônico amortecido, de frequência angular natural ω, o movimento resultante denomina-se oscilação forçada. A frequência angular natural ω é a frequência com a qual o sistema oscilaria livremente após sofrer uma perturbação brusca de curta duração. Por outro lado, ω e é a frequência angular da força externa que produz as oscilações forçadas.

O valor da amplitude do deslocamento, bem como da velocidade das oscilações forçadas dependem de uma função complicada de ω e ω e. A ressonância é o fenômeno que ocorre quando existe um pico de amplitude provocado por uma força cuja frequência está próxima da frequência da oscilação natural do sistema. e

A ressonância de uma estrutura pode ser destrutiva.

Ver vídeo https://www.youtube.com/watch?v=1tf86i5begu