Onda de pêndulos
ONDA DE PÊNDULOS
Esta experiência oferece uma boa oportunidade para o professor apresentar as propriedades de um pêndulo de forma atraente.
Nela, o visitante movimenta de uma vez uma sequência de 15 pêndulos com comprimentos crescentes gerando uma onda que pode ser vista lateralmente.
DESCRIÇÃO:
Um pêndulo simples oscila com uma frequência (f) que só depende de seu comprimento (L). A expressão matemática para a frequência de um pêndulo simples é:
Como o número pi e a aceleração da gravidade g são constantes, essa expressão pode ser escrita como:
No experimento do Salão, temos um sistema com 15 pêndulos cujos comprimentos foram ajustados para que cada pêndulo oscile com uma frequência ligeiramente maior ou menor que os pêndulos vizinhos.
No caso do experimento do Salão, o conjunto começa com um pêndulo que deve oscilar 40 vezes por minuto. O seguinte oscila 41 vezes por minuto e assim por diante.
O pêndulo de maior comprimento oscila com uma frequência de 40 oscilações por minuto. Usando a fórmula acima, com unidades de metros e segundos, achamos que o comprimento deste pêndulo deve ser L = 56 centímetros. O pêndulo vizinho, que deve oscilar 41 vezes por minuto, segundo a mesma fórmula deve ter 54 centímetros de comprimento. E assim por diante, até o pêndulo de número 15, que deve fazer 54 oscilações em um minuto e, portanto, terá um comprimento de 30,6 centímetros.
É esta variação contínua nas frequências dos pêndulos que gera uma onda bem interessante de se ver.
Inicialmente, soltando todo o conjunto de pêndulos de uma mesma altura, surge uma onda em forma de cobra deslizando na areia. A seguir, a onda apresenta forma variadas como um passo de minueto ou uma hélice que lembra o DNA.
SUGESTÕES PARA A SALA DE AULA OU LABORATÓRIO:
Não é muito simples fazer um conjunto de pêndulos que se comporte como descrito acima. A maior dificuldade é minimizar o atrito. O ponto de suspensão do pêndulo deve ter o menor atrito possível. No caso do sistema apresentado no Salão,foram utilizados rolamentos. O professor ou algum estudante que quiser reproduzir esse experimento pode optar por uma suspensão bem mais simples e efetiva. Basta usar hastes de arame e fazer um gancho que será suspenso por um eixo horizontal metálico e fixo. Verificamos que esse arranjo simplificado é tão eficiente quanto os conjunto de rolamentos para tornar o atrito o menor possível. Quem decidir fazer uma reprodução desse experimento poderá cortar atalhos fazendo uma visita a Seara e conversando com nossos técnicos.
Uma dica: não tente usar cordões ou fios de nylon para pendurar os pesos. Eles tem uma tendência irritante de se emaranhar. Outra dica: Os pesos podem ser de madeira que são bem mais fáceis de fazer. Bolas de sinuca velhas e sem uso são excelentes para servirem de pesos nos pêndulos.
