Medindo a gravidade com um pêndulo simples em sala de aula

Introdução

Ensinar conceitos de Física utilizando experimentos de baixo custo em sala de aula pode ser uma forma interessante e sustentável de se ensinar, pois envolve poucos recursos, desperta a atenção dos alunos e desenvolve o trabalho coletivo em sala de aula.

Um dos possíveis experimentos de baixo custo que podem ser desenvolvidos em sala de aula envolve o pêndulo simples. Com ele, é possível medir o valor da aceleração da gravidade local sem muitas complicações.

O público-alvo desse experimento são alunos do 1º ano do Ensino Médio com noções básicas de Dinâmica e Cinemática angular.

Materiais necessários:

• 2 fios de nylon – 20 cm e 30 cm;

• 2 pesos para os pêndulos – (bola de gude ou qualquer objeto com peso não desprezível);

• Cola quente;

• Cronômetro dos celulares dos alunos ou relógios.

Arranjo experimental

Com os alunos, meça cuidadosamente os fios de nylon totalmente esticados com o uso de uma régua. Com os materiais da lista em mãos, construa os pêndulos prendendo a bola de gude ou o peso escolhido no fio de nylon com a cola quente. Fixe o pêndulo no batente de uma porta ou no fundo de uma carteira escolar e tente deixá-lo livre de correntes de ar ou vibrações.

Coleta de medidas

1- Separe os alunos em grupos. Cada grupo fará a medida do tempo de 10 oscilações completas dos pêndulos. Um dos alunos deverá soltar o pêndulo da mesma posição (a lateral da porta ou de uma carteira, por exemplo);

2- A cada 10 oscilações, cada aluno anotará a sua medida de tempo no formulário disponibilizado no fim do presente artigo;

3- Serão feitas 5 medidas, uma para cada vez que o pêndulo completar 10 oscilações completas.

Calculando a gravidade

1- Primeiro peça que cada aluno faça uma média aritmética das cinco medidas para encontrar o tempo médio de oscilação (em segundos):

2- Em seguida, com a equação a seguir, peça para que seus alunos utilizem o tempo médio da oscilação:

Sendo:

L – comprimento do fio (em m);

π = 3.14159265359.

3- Repita o procedimento entre os grupos para os dois pêndulos.

Análise de resultados

É possível pedir que seus alunos comparem os resultados obtidos nos dois experimentos, bem como os valores de gravidade obtidos entre os integrantes do mesmo grupo. Os valores possivelmente divergirão. Nesse caso, peça para que eles elaborem hipóteses sobre quais fatores podem afetar as medidas nesse experimento.

Também é interessante repetir os experimentos utilizando massas diferentes no pêndulo para comparar os resultados obtidos.

Formulário

Medidas do 1ª pêndulo (20 cm)

Medidas do 2ª pêndulo (30 cm)

Por Rafael Herlerbock
Graduado em Física