Física: Massa-Mola

Oscilação é o movimento para a frente e para trás onde a cinemática e a dinâmica do movimento com aceleração é proporcional ao deslocamento do equilíbrio (TIPLER, vol 1).

Para ilustrar o mecanismo oscilatório, o experimento compreende um conjugado massa-mola em que o equílibrio do sistema pode ser perturbado através do movimento da massa, imediatamente presa à mola, ou através da relação com o movimento de um pêndulo cuja oscilação provoca um efeito similar à massa-mola. Esse efeito está presente em diversas aplicações como sistemas de amortecimento.

Esse evento pode ser descrito matematicamente através da equação:

F = -Kx

Onde k é a constante de elástica da mola, x é o deslocamento. O sinal negativo indica que a força restauradora, regida pela lei de Hooke, é contraria ao movimento.

A oscilação da mola compreende, entretanto, outras grandes que se relacionam com a força e a força restauradora como a amplitude, o período, a frequência, a frequência angular e o ciclo.

A amplitude, x, é o módulo máximo do vetor deslocamento do corpo a partir do equilíbrio. O ciclo, portanto, é a oscilação completa que compreende do valor A ao –A.

O Período, T, compreende o tempo correspondente a um ciclo. A frequência, f,  corresponde ao número de ciclos por unidade de tempo. A frequência e o Período são sempre positivos e se relacionam pela expressão

T = 1/f

A frequência angular, w, é 2 π vezes a frequência e é expressa pela equação

W=2πf

O sistema massa-mola obedece à teoria do Movimento Harmônico Simples, MHS, onde a frequência, o período e a frequência angular não dependem da amplitude.

Bibliografia usada: TIPLER, Paul. Física para cientista e engenheiros, volume 1: mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

Hugh, Young D. Física II: Termodinâmica e ondas 10ª edição. Addison Weesley: São Paulo, 2003.