Veja como determinar o módulo de rigidez de um fio usando um pêndulo de torção:

Entendendo os conceitos

* Pendulum de torção: Um pêndulo de torção consiste em uma massa (geralmente um disco ou cilindro) suspensa por um fio. Quando a massa é torcida, o fio exerce um torque de restauração proporcional ao ângulo de torção. Isso cria um movimento oscilatório.
* Módulo de rigidez (g): Esta é uma propriedade material que mede a resistência de um material às forças de torção ou cisalhamento. É definido como a proporção de tensão de cisalhamento e tensão de cisalhamento.
* oscilações torcionais: O período de oscilação do pêndulo de torção está diretamente relacionado ao módulo de rigidez do fio.

Configuração experimental

1. pêndulo de torção: Construa ou obtenha um pêndulo de torção. Isso normalmente inclui:
* Um fio de suspensão feito do material que você deseja testar (por exemplo, aço, cobre).
* Uma massa (geralmente um disco ou cilindro) presa ao fio.
* Um meio de medir o ângulo de torção (por exemplo, um transferidor, feixe de luz e espelho).

2. medições:
* meça o comprimento do fio (l).
* meça o raio do fio (r).
* Meça o momento da inércia (i) da missa. Isso pode ser calculado para formas simples ou determinado experimentalmente.
* meça o período de oscilação (t). Tempo várias oscilações completas e dividem pelo número de oscilações.

cálculos

1. frequência angular (ω):
* ω =2π/t

2. Módulo de rigidez (g):
* G =(4π²i)/(t²r⁴) * (l/π)

Explicação da fórmula

* A fórmula deriva da equação de movimento para um pêndulo de torção.
* Relata diretamente o período (t) da oscilação, o momento da inércia (i), o raio (r) e o comprimento (l) do fio e o módulo de rigidez (g).

Considerações importantes

* precisão: A precisão do módulo de medição de rigidez depende da precisão das medições das dimensões do fio, do momento de inércia da massa e do período de oscilação.
* suposições: A fórmula assume que o fio é perfeitamente elástico e sofre apenas pequenas deformações de torção.
* Técnicas experimentais: Existem vários métodos para medir o período de oscilação. O uso de um cronômetro e o tempo várias oscilações melhora a precisão.

Deixe -me saber se você tiver alguma dúvida específica sobre a configuração, cálculos ou qualquer outro aspecto do experimento.