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Seção 1 – Movimento Harmônico Simples (MHS)
- Introdução
- Movimento periódico;
- Movimento oscilatório;
- Movimento harmônico simples;
- Cinemática do MHS;
- Dinâmica do MHS;
- Período do MHS;
- Oscilador massa-mola horizontal;
- Oscilador massa-mola vertical;
- Pêndulo simples
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES (MHS)
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da elongação no MHS
- Função horária da velocidade escalar instantânea
- Função horária da aceleração escalar instantânea
- Velocidade em função da elongação
- Aceleração em função da elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
O estudo do movimento harmônico simples reveste-se de uma importância maior
do que parece à primeira vista e isso por duas razões.
- Em primeiro lugar, porque o MHS é um movimento muito comum: por
exemplo, colchões, gangorras, pêndulos e molas exibem tais movimentos.
- A segunda razão é o fato de que o estudo do movimento harmônico simples
representa um dos melhores exemplos da aplicação das leis da mecânica.
Nesse exemplo, coloca-se, de forma mais clara, o problema central da
dinâmica, que é o de determinar a posição de uma partícula, uma vez
conhecidas as forças que agem sobre ela.
1.1 – Introdução
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.1 – Introdução
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
O movimento harmônico simples ocorre,
no entanto, sob determinadas
circunstâncias. Ele se dá sempre que a
força que age sobre o corpo exibir uma
característica à qual damos o nome de
comportamento elástico.
A tais forças, com características
especiais, que especificaremos a seguir,
denominamos forças elásticas ou forças
harmônicas.
O movimento harmônico simples é o
movimento periódico mais simples entre
todos. Ele é também um movimento
oscilatório.
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.2 – Movimento Periódico
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
Um movimento é periódico quando a posição, a velocidade e a aceleração do
móvel repetem-se em intervalos de tempo iguais.
Percebemos que o movimento de um ponto material se repetiu, depois de
decorrido o intervalo de tempo de um período (T), ele está na mesma posição
anterior e com a mesma velocidade. Não basta, portanto, estar na mesma
posição.
 Definição
Exemplo: movimento elíptico de translação
de um planeta em relação ao Sol.
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.2 – Movimento Periódico
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
A cada volta que o planeta completa a partir da posição indicada na figura, sua
posição, sua velocidade vetorial 𝑣
⃗ e sua aceleração vetorial 𝑎
⃗ repetem-se.
 Definição
Exemplo: movimento elíptico de translação
de um planeta em relação ao Sol.
Exemplo: o relógio também é um bom
exemplo de movimento periódico
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.2 – Movimento Periódico
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Período (T)
É o tempo que a onda demora para percorrer 1 ciclo, ou seja, o tempo de uma
oscilação completa.
A figura foi retirada do site: https://fisicaexe.com.br
O conceito de período não é específico de MHS, ou de ondulatória, e pode ser visto
por exemplo em um simples relógio.
O período pode ser medido em
qualquer unidade de tempo.
No SI – a unidade é o segundo (s)
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.2 – Movimento Periódico
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Frequência (f)
É o número de oscilações completas (ciclos) por intervalo de tempo
º
n ciclos
f
t


Se Δt estiver em s (segundos) f será em Hz (hertz)
Se Δt estiver em min (minutos) f será em rpm (rotações por minuto)
Para 1 ciclo:
1
f
T

Assim, da definição da
frequência percebemos que:
• A frequência é o inverso
do período, e,
• O período é o inverso da
frequência
Eq. 01
Eq. 02
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.3 – Movimento Oscilatório
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Definição
Um movimento é oscilatório quando ocorre com alternâncias de sentido, porém
na mesma trajetória para os dois sentidos.
MHS
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FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
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- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.3 – Movimento Oscilatório
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Definição
Um movimento é oscilatório quando ocorre com alternâncias de sentido, porém
na mesma trajetória para os dois sentidos.
O movimento oscilatório é um caso especial
de movimento periódico; isso porque o
movimento oscilatório é definido como
aquele no qual, em algum momento, o
movimento do corpo muda de sentido.
Essa inversão se dá quando a velocidade do
corpo se anula mudando, em seguida, de
sentido.
Dizemos que o movimento é oscilatório se ele
for periódico e se o sentido do movimento,
determinado, no caso unidimensional pelo
sinal da velocidade, for invertido a intervalos
de tempos regulares (relacionado ao período
do movimento).
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.4 – Movimento harmônico simples (MHS)
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Definição
Neste momento, estudaremos o movimento oscilatório mais
simples entre todos. Ele é designado por Movimento Harmônico
Simples (MHS).
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
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- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Um modelo para o estudo da cinemática do MHS
A seguir, estudaremos a cinemática do MHS, ou seja, obteremos as equações do
espaço, da velocidade e da aceleração de um ponto material em MHS, em função
do tempo.
Exemplo: Com o sol a pino e
a roda-gigante em rotação
uniforme, a sombra de uma
cadeira, projetada no chão,
realiza um MHS.
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
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- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Um modelo para o estudo da cinemática do MHS
O movimento da projeção do MCU sobre
o eixo x é um movimento harmônico
simples (MHS), porque, além de ser
periódico e oscilatório, é descrito por
funções horárias harmônicas (seno e cosseno)
MHS
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- Movimento periódico
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- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
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elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
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aceleração escalar
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- Aceleração em função da
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- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Um modelo para o estudo da cinemática do MHS
No MHS, a abscissa (espaço) x é
medida a partir do ponto médio da
trajetória e denomina-se elongação.
A grandeza A, que corresponde ao
raio da circunferência e é também a
elongação máxima do MHS,
denomina-se amplitude do MHS
Observe, então, que:
- no ponto médio da trajetória
x = 0 (elongação nula), e
- nos pontos extremos da trajetória
temos
x = – A (elongação mínima), e
x = + A (elongação máxima).
MHS
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- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
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- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
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- Gráficos do MHS
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1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
Movimento oscilatório
 Função horária da elongação no MHS
Podemos determinar o ângulo de
fase ϕ, medido em radianos.
OBS – o que é um radiano?
360ᵒ 2∙π∙R (rad)
180ᵒ π∙R (rad)
MHS
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elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
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aceleração escalar
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elongação
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Movimento oscilatório
 Função horária da elongação no MHS
Por se tratar de um MCU (Movimento circular
Uniforme),
Na parte externa:
0
S S v t
  
Na parte interna:
0 t
  
  
Sendo:
ϕ – posição angular
ϕ0 – posição angular inicial
(ângulo de fase inicial, quando t = 0)
ω – velocidade angular
t – tempo
Eq. 04
Eq. 03
MHS
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elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
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aceleração escalar
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elongação
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 Função horária da elongação no MHS
Nessas condições, o espaço do ponto S
(elongação) pode ser obtido a partir do
triângulo retângulo destacado a seguir:
Eq. 05
Substituindo- se a Eq. 04 na Eq. 05, obtemos a
função horária (Eq. 06)
0
cos( )
x A t
 
    Eq. 06
MHS
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- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
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aceleração escalar
instantânea
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elongação
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1.5 – Cinemática do MHS
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 Função horária da elongação no MHS
Note que:
x – espaço ou elongação
A – Amplitude do MHS
(raio da circunferência em que ocorre o MCU)
ϕ0 – fase inicial
(quando t = 0)
ω – a velocidade angular do ponto P, passa a se
chamar frequência angular ou pulsação do
ponto S, que oscila em MHS.
(Sua unidade também é rad/s)
t - tempo
0
cos( )
x A t
 
   
t





2
T

  2 f
 

ou
Eq. 06
MHS
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elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
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aceleração escalar
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elongação
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elongação
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Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da elongação no MHS
Fase inicial do MHS (ϕ0)
MHS
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velocidade escalar
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aceleração escalar
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elongação
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 Função horária da elongação no MHS
Fase inicial do MHS (ϕ0)
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velocidade escalar
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aceleração escalar
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elongação
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 Função horária da elongação no MHS
Fase inicial do MHS (ϕ0)
MHS
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elongação no MHS
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velocidade escalar
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aceleração escalar
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elongação
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 Função horária da elongação no MHS
Fase inicial do MHS (ϕ0)
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elongação no MHS
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velocidade escalar
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aceleração escalar
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 Função horária da elongação no MHS
Fase inicial do MHS (ϕ0)
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elongação no MHS
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velocidade escalar
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aceleração escalar
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elongação
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 Função horária da velocidade escalar instantânea
MHS
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velocidade escalar
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aceleração escalar
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elongação
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elongação
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- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
A grandeza A, que corresponde ao raio da
circunferência e é também a elongação máxima do
MHS, denomina-se amplitude do MHS
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 Função horária da velocidade escalar instantânea
Em todo movimento circular, são válidas as
relações:
s R

 
v R

 
a R

 
Nessas condições, a velocidade do ponto S
pode ser obtida a partir do triângulo retângulo
destacado a seguir:
Eq. 11
R A
 P
v A

 

Eq. 10
Eq. 07
Eq. 08
Eq. 09
MHS
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velocidade escalar
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aceleração escalar
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 Função horária da velocidade escalar instantânea
Substituindo- se a Eq. 10 na Eq. 11, obtemos
(Eq. 12):
 
v A sen
 
  

Como o movimento se dá no sentido contrário
da orientação da trajetória:
v v
 

Eq. 12
0
( )
v A sen t
  
      Eq. 14
quando substituímos a Eq. 04, na Eq. 13,
obtemos a função horária da velocidade:
Logo: ( )
v A sen
 
    Eq. 13
MHS
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aceleração escalar
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elongação
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Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da velocidade escalar instantânea
0
( )
v A sen t
  
     
Como... 0 t
  
  
Podemos também usar: ( )
v A sen
 
   
Quando x = A, pela equação da elongação:
0
cos( )
x A t
 
   
cos( )
x A 
 
cos( )
A A 
  cos( ) 1
  0
 
(0)
v A sen

   
Portanto, se x = A, a velocidade será nula, pois:
0
v 
O que já era esperado; e também vale para x = – A
PONTOS DE INVERSÃO
v = 0 (velocidade mínima)
Eq. 04
Eq. 13
Eq. 14
Eq. 06
Eq. 05
MHS
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Simples (MHS)
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elongação no MHS
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instantânea
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aceleração escalar
instantânea
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elongação
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elongação
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1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da velocidade escalar instantânea
0
( )
v A sen t
  
     
Como... 0 t
  
  
Podemos também usar: ( )
v A sen
 
   
Quando x = 0, pela equação da elongação:
0
cos( )
x A t
 
   
cos( )
x A 
 
0 cos( )
A 
  cos( ) 0
  90º 270º
ou
 
( )
v A sen
 
   
Portanto, se x = 0, a velocidade será máxima, pois:
v A ou A
 
    
PONTO CENTRAL
V = vmáx
Velocidade
escalar mínima
Velocidade
escalar máxima
Eq. 14
Eq. 04
Eq. 13
Eq. 06
Eq. 05
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da aceleração escalar instantânea
Mas, no movimento circular uniforme existe aceleração?
Não tem aceleração tangencial, todavia tem aceleração centrípeta (que produz a
trajetória curvilínea).
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da aceleração escalar instantânea
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da aceleração escalar instantânea
Em todo movimento circular, a aceleração
centrípeta pode ser calculada por:
2
cp
v
a
R
 v R

 
 
2
cp
R
a
R
 

Sendo,
Logo:
2
cp
a R

  Eq. 16
Nessas condições, a aceleração do ponto S
pode ser obtida a partir do triângulo retângulo
destacado a seguir
Eq. 15 Eq. 08
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da aceleração escalar instantânea
Nessas condições, a aceleração do ponto S pode
ser obtida a partir do triângulo retângulo
destacado a seguir
Eq. 17
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Função horária da aceleração escalar instantânea
Eq. 18
Substituindo- se a Eq. 16 na Eq. 17, obtemos
(Eq. 18):
Como o movimento se dá no sentido contrário
da orientação da trajetória:
 
2
cos
a R
 
  

a a
 

quando substituímos a Eq. 04, na Eq. 19,
obtemos a função horária da velocidade:
Logo: 2
cos
a A
 
   
2
0
cos( )
a A t
  
      Eq. 20
Eq. 19
OBS: Note que a aceleração do MHS é variável no tempo, ou seja, não estamos
tratando de um movimento uniformemente variado (MUV)
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Velocidade escalar em função da elongação
Já vimos como a velocidade escalar no MHS varia em função do tempo (t)
0
( )
v A sen t
  
      Eq. 14
Veremos agora como essa velocidade relaciona-se com a elongação (x).
0
cos( )
x A t
 
    Eq. 06
0
cos( )
x
t
A
 
   Eq. 21
0
( )
v A sen t
  
      Eq. 14 0
( )
v
sen t
A
 


  

Eq. 22
Pela equação fundamental da trigonometria 2 2
cos 1
sen  
  Eq. 23
Ao substituirmos as Eq. 21 e Eq. 22 na Eq. 23:
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Velocidade escalar em função da elongação
Ao substituirmos as Eq. 21 e Eq. 22 na Eq. 23:
2 2
0 0
( ) cos ( ) 1
sen t t
   
     
2 2
1
v x
A A


   
 
   

   
2 2
2 2 2
1
v x
A A

 

2 2 2
2 2
1
v x
A


 


2 2 2 2 2
v x A
 
   
2 2 2 2 2
v A x
 
   
 
2 2 2 2
v A x

   Eq. 24
Observe que, nessa
expressão, a velocidade
escalar é dada em função
da elongação (x) e não
em função do tempo (t).
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Velocidade escalar em função da elongação
Então:
 
2 2 2 2
v A x

   Eq. 24
Se x = ± A (ponto de inversão)
 
 
 
2 2 2 2
2 2 2 2
2 2
0
0
v A x
v A A
v
v



  
  
 

Se x = 0 (ponto central)
 
 
2 2 2 2
2 2 2
0
v A
v A
v A



  
 
   Velocidade
escalar mínima
Velocidade
escalar máxima
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Aceleração escalar em função da elongação
Já vimos como a aceleração escalar no MHS varia em função do tempo (t)
2
0
cos( )
a A t
  
      Eq. 20
Veremos agora como essa aceleração relaciona-se com a elongação (x).
0
cos( )
x A t
 
    Eq. 06
2
0
cos( )
a A t
  
      Eq. 20
Substituindo-se a Eq. 06 na Eq. 20, obtemos a Eq. 25
2
a x

   Eq. 25
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Aceleração escalar em função da elongação
Então: 2
a x

   Eq. 25
Se x = ± A (ponto de inversão) Se x = 0 (ponto central)
 
2
a A

  
x = A
Valor mínimo
da aceleração
x = – A
Valor máximo
da aceleração
 
2
2
a A
a A


   
 
 
2
0
0
a
a

  

MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Análise cinemática do MHS
2
a x

   Eq. 25
º
n ciclos
f
t


1
f
T

Eq. 01 Eq. 02
0
cos( )
x A t
 
    Eq. 06
0
( )
v A sen t
  
      Eq. 14
2
0
cos( )
a A t
  
      Eq. 20
 
2 2 2 2
v A x

   Eq. 24
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
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- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Análise cinemática do MHS
MHS
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- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
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- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Análise cinemática do MHS
MHS
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- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
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- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
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 Análise cinemática do MHS
MHS
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- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Análise cinemática do MHS
MHS
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- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
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- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
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 Análise cinemática do MHS
MHS
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FORMULAÇÃO DO MHS
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- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
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- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Análise cinemática do MHS
MHS
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- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
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- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
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 Análise cinemática do MHS
MHS
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- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
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- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Gráficos do MHS
Gráfico das posições (elongações) Eq. 06
0
cos( )
x A t
 
   
MHS
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- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Gráficos do MHS
Gráfico das velocidades escalares: Eq. 14
0
( )
v A sen t
  
     
MHS
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- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Gráficos do MHS
Gráfico das acelerações escalares: 2
0
cos( )
a A t
  
      Eq. 20
MHS
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- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
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- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
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1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Gráficos do MHS
MHS
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elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
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elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Gráficos do MHS
Vamos ver algumas simulações?
https://www.vascak.cz/?id=1&language=pt
MHS
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elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
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- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.5 – Cinemática do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Gráficos do MHS
MHS
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aceleração escalar
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1.6 – Dinâmica do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Força no MHS
Já vimos que:
2
a x

   Eq. 25
Pelo Princípio Fundamental da Dinâmica (PFD) .
R
F m a
 Eq. 26
Quando substituímos a Eq. 25 na Eq.26, obtemos a Eq. 27
2
F m A

    Eq. 26
Como a massa m e a pulsação ω são constantes em um determinado MHS,
podemos substituir m∙ ω2 por uma única constante K, denominada constante de
força do MHS.
F K X
   Eq. 27
MHS
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Simples (MHS)
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elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
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- Força no MHS
1.6 – Dinâmica do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Força no MHS
F K X
   Eq. 27
Essa expressão revela que o valor algébrico da força resultante que atua em uma partícula
em MHS é proporcional à elongação, tendo F e x sinais opostos.
É essa característica que se deve ter em mente quando é preciso decidir se determinado
movimento é ou não um movimento harmônico simples.
A força resultante num corpo em MHS é denominada força restauradora, porque ela atua
de modo a garantir o prosseguimento das oscilações: toda vez que o corpo passa pela
posição central, a força entra em ação para retardá-lo e, depois, trazê-lo de volta.
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
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- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
1.6 – Dinâmica do MHS
Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS
 Força no MHS
MHS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E
FORMULAÇÃO DO MHS
- Introdução
- Movimento periódico
- Movimento oscilatório
- Movimento Harmônico
Simples (MHS)
- Cinemática do MHS
- Função horária da
elongação no MHS
- Função horária da
velocidade escalar
instantânea
- Função horária da
aceleração escalar
instantânea
- Velocidade em função da
elongação
- Aceleração em função da
elongação
- Análise cinemática do MHS
- Gráficos do MHS
- Dinâmica do MHS
- Força no MHS
(Efomm 2021) Um bloco de massa 200 g preso a uma mola de massa desprezível, realiza um
movimento harmônico simples de amplitude 20 cm sobre uma superfície horizontal,
conforme apresentado na figura. Mede-se que o tempo decorrido entre a primeira passagem
pelo ponto X = - 10 cm com sentido para a esquerda, e a segunda passagem por X ao voltar, é
de 1 s, Com base nessas observações, é possível afirmar que a constante elástica da mola,
dada em N/m é (considere π = 3).
a) 0,1
b) 0,4
c) 0,8
d) 1,0
e) 2,0

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MHS-Capitulo-1-Introducao-e-formulacao-no-MHS.pdf

  • 1. Seção 1 – Movimento Harmônico Simples (MHS) - Introdução - Movimento periódico; - Movimento oscilatório; - Movimento harmônico simples; - Cinemática do MHS; - Dinâmica do MHS; - Período do MHS; - Oscilador massa-mola horizontal; - Oscilador massa-mola vertical; - Pêndulo simples
  • 2. Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES (MHS) - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 3. O estudo do movimento harmônico simples reveste-se de uma importância maior do que parece à primeira vista e isso por duas razões. - Em primeiro lugar, porque o MHS é um movimento muito comum: por exemplo, colchões, gangorras, pêndulos e molas exibem tais movimentos. - A segunda razão é o fato de que o estudo do movimento harmônico simples representa um dos melhores exemplos da aplicação das leis da mecânica. Nesse exemplo, coloca-se, de forma mais clara, o problema central da dinâmica, que é o de determinar a posição de uma partícula, uma vez conhecidas as forças que agem sobre ela. 1.1 – Introdução Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 4. 1.1 – Introdução Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório O movimento harmônico simples ocorre, no entanto, sob determinadas circunstâncias. Ele se dá sempre que a força que age sobre o corpo exibir uma característica à qual damos o nome de comportamento elástico. A tais forças, com características especiais, que especificaremos a seguir, denominamos forças elásticas ou forças harmônicas. O movimento harmônico simples é o movimento periódico mais simples entre todos. Ele é também um movimento oscilatório. MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 5. 1.2 – Movimento Periódico Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório Um movimento é periódico quando a posição, a velocidade e a aceleração do móvel repetem-se em intervalos de tempo iguais. Percebemos que o movimento de um ponto material se repetiu, depois de decorrido o intervalo de tempo de um período (T), ele está na mesma posição anterior e com a mesma velocidade. Não basta, portanto, estar na mesma posição.  Definição Exemplo: movimento elíptico de translação de um planeta em relação ao Sol. MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 6. 1.2 – Movimento Periódico Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório A cada volta que o planeta completa a partir da posição indicada na figura, sua posição, sua velocidade vetorial 𝑣 ⃗ e sua aceleração vetorial 𝑎 ⃗ repetem-se.  Definição Exemplo: movimento elíptico de translação de um planeta em relação ao Sol. Exemplo: o relógio também é um bom exemplo de movimento periódico MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 7. 1.2 – Movimento Periódico Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Período (T) É o tempo que a onda demora para percorrer 1 ciclo, ou seja, o tempo de uma oscilação completa. A figura foi retirada do site: https://fisicaexe.com.br O conceito de período não é específico de MHS, ou de ondulatória, e pode ser visto por exemplo em um simples relógio. O período pode ser medido em qualquer unidade de tempo. No SI – a unidade é o segundo (s) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 8. 1.2 – Movimento Periódico Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Frequência (f) É o número de oscilações completas (ciclos) por intervalo de tempo º n ciclos f t   Se Δt estiver em s (segundos) f será em Hz (hertz) Se Δt estiver em min (minutos) f será em rpm (rotações por minuto) Para 1 ciclo: 1 f T  Assim, da definição da frequência percebemos que: • A frequência é o inverso do período, e, • O período é o inverso da frequência Eq. 01 Eq. 02 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 9. 1.3 – Movimento Oscilatório Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Definição Um movimento é oscilatório quando ocorre com alternâncias de sentido, porém na mesma trajetória para os dois sentidos. MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 10. 1.3 – Movimento Oscilatório Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Definição Um movimento é oscilatório quando ocorre com alternâncias de sentido, porém na mesma trajetória para os dois sentidos. O movimento oscilatório é um caso especial de movimento periódico; isso porque o movimento oscilatório é definido como aquele no qual, em algum momento, o movimento do corpo muda de sentido. Essa inversão se dá quando a velocidade do corpo se anula mudando, em seguida, de sentido. Dizemos que o movimento é oscilatório se ele for periódico e se o sentido do movimento, determinado, no caso unidimensional pelo sinal da velocidade, for invertido a intervalos de tempos regulares (relacionado ao período do movimento). MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 11. 1.4 – Movimento harmônico simples (MHS) Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Definição Neste momento, estudaremos o movimento oscilatório mais simples entre todos. Ele é designado por Movimento Harmônico Simples (MHS). MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 12. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Um modelo para o estudo da cinemática do MHS A seguir, estudaremos a cinemática do MHS, ou seja, obteremos as equações do espaço, da velocidade e da aceleração de um ponto material em MHS, em função do tempo. Exemplo: Com o sol a pino e a roda-gigante em rotação uniforme, a sombra de uma cadeira, projetada no chão, realiza um MHS. MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 13. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Um modelo para o estudo da cinemática do MHS O movimento da projeção do MCU sobre o eixo x é um movimento harmônico simples (MHS), porque, além de ser periódico e oscilatório, é descrito por funções horárias harmônicas (seno e cosseno) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 14. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Um modelo para o estudo da cinemática do MHS No MHS, a abscissa (espaço) x é medida a partir do ponto médio da trajetória e denomina-se elongação. A grandeza A, que corresponde ao raio da circunferência e é também a elongação máxima do MHS, denomina-se amplitude do MHS Observe, então, que: - no ponto médio da trajetória x = 0 (elongação nula), e - nos pontos extremos da trajetória temos x = – A (elongação mínima), e x = + A (elongação máxima). MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 15. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Função horária da elongação no MHS Podemos determinar o ângulo de fase ϕ, medido em radianos. OBS – o que é um radiano? 360ᵒ 2∙π∙R (rad) 180ᵒ π∙R (rad) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 16. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS Movimento oscilatório  Função horária da elongação no MHS Por se tratar de um MCU (Movimento circular Uniforme), Na parte externa: 0 S S v t    Na parte interna: 0 t       Sendo: ϕ – posição angular ϕ0 – posição angular inicial (ângulo de fase inicial, quando t = 0) ω – velocidade angular t – tempo Eq. 04 Eq. 03 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 17. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da elongação no MHS Nessas condições, o espaço do ponto S (elongação) pode ser obtido a partir do triângulo retângulo destacado a seguir: Eq. 05 Substituindo- se a Eq. 04 na Eq. 05, obtemos a função horária (Eq. 06) 0 cos( ) x A t       Eq. 06 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 18. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da elongação no MHS Note que: x – espaço ou elongação A – Amplitude do MHS (raio da circunferência em que ocorre o MCU) ϕ0 – fase inicial (quando t = 0) ω – a velocidade angular do ponto P, passa a se chamar frequência angular ou pulsação do ponto S, que oscila em MHS. (Sua unidade também é rad/s) t - tempo 0 cos( ) x A t       t      2 T    2 f    ou Eq. 06 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 19. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da elongação no MHS Fase inicial do MHS (ϕ0) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 20. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da elongação no MHS Fase inicial do MHS (ϕ0) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 21. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da elongação no MHS Fase inicial do MHS (ϕ0) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 22. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da elongação no MHS Fase inicial do MHS (ϕ0) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 23. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da elongação no MHS Fase inicial do MHS (ϕ0) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 24. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da velocidade escalar instantânea MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 25. A grandeza A, que corresponde ao raio da circunferência e é também a elongação máxima do MHS, denomina-se amplitude do MHS 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da velocidade escalar instantânea Em todo movimento circular, são válidas as relações: s R    v R    a R    Nessas condições, a velocidade do ponto S pode ser obtida a partir do triângulo retângulo destacado a seguir: Eq. 11 R A  P v A     Eq. 10 Eq. 07 Eq. 08 Eq. 09 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 26. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da velocidade escalar instantânea Substituindo- se a Eq. 10 na Eq. 11, obtemos (Eq. 12):   v A sen       Como o movimento se dá no sentido contrário da orientação da trajetória: v v    Eq. 12 0 ( ) v A sen t          Eq. 14 quando substituímos a Eq. 04, na Eq. 13, obtemos a função horária da velocidade: Logo: ( ) v A sen       Eq. 13 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 27. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da velocidade escalar instantânea 0 ( ) v A sen t          Como... 0 t       Podemos também usar: ( ) v A sen       Quando x = A, pela equação da elongação: 0 cos( ) x A t       cos( ) x A    cos( ) A A    cos( ) 1   0   (0) v A sen      Portanto, se x = A, a velocidade será nula, pois: 0 v  O que já era esperado; e também vale para x = – A PONTOS DE INVERSÃO v = 0 (velocidade mínima) Eq. 04 Eq. 13 Eq. 14 Eq. 06 Eq. 05 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 28. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da velocidade escalar instantânea 0 ( ) v A sen t          Como... 0 t       Podemos também usar: ( ) v A sen       Quando x = 0, pela equação da elongação: 0 cos( ) x A t       cos( ) x A    0 cos( ) A    cos( ) 0   90º 270º ou   ( ) v A sen       Portanto, se x = 0, a velocidade será máxima, pois: v A ou A        PONTO CENTRAL V = vmáx Velocidade escalar mínima Velocidade escalar máxima Eq. 14 Eq. 04 Eq. 13 Eq. 06 Eq. 05 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 29. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da aceleração escalar instantânea Mas, no movimento circular uniforme existe aceleração? Não tem aceleração tangencial, todavia tem aceleração centrípeta (que produz a trajetória curvilínea). MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 30. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da aceleração escalar instantânea MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 31. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da aceleração escalar instantânea Em todo movimento circular, a aceleração centrípeta pode ser calculada por: 2 cp v a R  v R      2 cp R a R    Sendo, Logo: 2 cp a R    Eq. 16 Nessas condições, a aceleração do ponto S pode ser obtida a partir do triângulo retângulo destacado a seguir Eq. 15 Eq. 08 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 32. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da aceleração escalar instantânea Nessas condições, a aceleração do ponto S pode ser obtida a partir do triângulo retângulo destacado a seguir Eq. 17 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 33. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Função horária da aceleração escalar instantânea Eq. 18 Substituindo- se a Eq. 16 na Eq. 17, obtemos (Eq. 18): Como o movimento se dá no sentido contrário da orientação da trajetória:   2 cos a R       a a    quando substituímos a Eq. 04, na Eq. 19, obtemos a função horária da velocidade: Logo: 2 cos a A       2 0 cos( ) a A t          Eq. 20 Eq. 19 OBS: Note que a aceleração do MHS é variável no tempo, ou seja, não estamos tratando de um movimento uniformemente variado (MUV) MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 34. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Velocidade escalar em função da elongação Já vimos como a velocidade escalar no MHS varia em função do tempo (t) 0 ( ) v A sen t          Eq. 14 Veremos agora como essa velocidade relaciona-se com a elongação (x). 0 cos( ) x A t       Eq. 06 0 cos( ) x t A      Eq. 21 0 ( ) v A sen t          Eq. 14 0 ( ) v sen t A         Eq. 22 Pela equação fundamental da trigonometria 2 2 cos 1 sen     Eq. 23 Ao substituirmos as Eq. 21 e Eq. 22 na Eq. 23: MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 35. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Velocidade escalar em função da elongação Ao substituirmos as Eq. 21 e Eq. 22 na Eq. 23: 2 2 0 0 ( ) cos ( ) 1 sen t t           2 2 1 v x A A                  2 2 2 2 2 1 v x A A     2 2 2 2 2 1 v x A       2 2 2 2 2 v x A       2 2 2 2 2 v A x         2 2 2 2 v A x     Eq. 24 Observe que, nessa expressão, a velocidade escalar é dada em função da elongação (x) e não em função do tempo (t). MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 36. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Velocidade escalar em função da elongação Então:   2 2 2 2 v A x     Eq. 24 Se x = ± A (ponto de inversão)       2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 v A x v A A v v             Se x = 0 (ponto central)     2 2 2 2 2 2 2 0 v A v A v A            Velocidade escalar mínima Velocidade escalar máxima MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 37. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Aceleração escalar em função da elongação Já vimos como a aceleração escalar no MHS varia em função do tempo (t) 2 0 cos( ) a A t          Eq. 20 Veremos agora como essa aceleração relaciona-se com a elongação (x). 0 cos( ) x A t       Eq. 06 2 0 cos( ) a A t          Eq. 20 Substituindo-se a Eq. 06 na Eq. 20, obtemos a Eq. 25 2 a x     Eq. 25 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 38. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Aceleração escalar em função da elongação Então: 2 a x     Eq. 25 Se x = ± A (ponto de inversão) Se x = 0 (ponto central)   2 a A     x = A Valor mínimo da aceleração x = – A Valor máximo da aceleração   2 2 a A a A           2 0 0 a a      MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 39. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS 2 a x     Eq. 25 º n ciclos f t   1 f T  Eq. 01 Eq. 02 0 cos( ) x A t       Eq. 06 0 ( ) v A sen t          Eq. 14 2 0 cos( ) a A t          Eq. 20   2 2 2 2 v A x     Eq. 24 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 40. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 41. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 42. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 43. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 44. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 45. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 46. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Análise cinemática do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 47. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Gráficos do MHS Gráfico das posições (elongações) Eq. 06 0 cos( ) x A t       MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 48. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Gráficos do MHS Gráfico das velocidades escalares: Eq. 14 0 ( ) v A sen t          MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 49. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Gráficos do MHS Gráfico das acelerações escalares: 2 0 cos( ) a A t          Eq. 20 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 50. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Gráficos do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 51. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Gráficos do MHS Vamos ver algumas simulações? https://www.vascak.cz/?id=1&language=pt MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 52. 1.5 – Cinemática do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Gráficos do MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 53. 1.6 – Dinâmica do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Força no MHS Já vimos que: 2 a x     Eq. 25 Pelo Princípio Fundamental da Dinâmica (PFD) . R F m a  Eq. 26 Quando substituímos a Eq. 25 na Eq.26, obtemos a Eq. 27 2 F m A      Eq. 26 Como a massa m e a pulsação ω são constantes em um determinado MHS, podemos substituir m∙ ω2 por uma única constante K, denominada constante de força do MHS. F K X    Eq. 27 MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 54. 1.6 – Dinâmica do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Força no MHS F K X    Eq. 27 Essa expressão revela que o valor algébrico da força resultante que atua em uma partícula em MHS é proporcional à elongação, tendo F e x sinais opostos. É essa característica que se deve ter em mente quando é preciso decidir se determinado movimento é ou não um movimento harmônico simples. A força resultante num corpo em MHS é denominada força restauradora, porque ela atua de modo a garantir o prosseguimento das oscilações: toda vez que o corpo passa pela posição central, a força entra em ação para retardá-lo e, depois, trazê-lo de volta. MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS
  • 55. 1.6 – Dinâmica do MHS Capítulo 1 – Introdução e formulação do MHS  Força no MHS MHS CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E FORMULAÇÃO DO MHS - Introdução - Movimento periódico - Movimento oscilatório - Movimento Harmônico Simples (MHS) - Cinemática do MHS - Função horária da elongação no MHS - Função horária da velocidade escalar instantânea - Função horária da aceleração escalar instantânea - Velocidade em função da elongação - Aceleração em função da elongação - Análise cinemática do MHS - Gráficos do MHS - Dinâmica do MHS - Força no MHS (Efomm 2021) Um bloco de massa 200 g preso a uma mola de massa desprezível, realiza um movimento harmônico simples de amplitude 20 cm sobre uma superfície horizontal, conforme apresentado na figura. Mede-se que o tempo decorrido entre a primeira passagem pelo ponto X = - 10 cm com sentido para a esquerda, e a segunda passagem por X ao voltar, é de 1 s, Com base nessas observações, é possível afirmar que a constante elástica da mola, dada em N/m é (considere π = 3). a) 0,1 b) 0,4 c) 0,8 d) 1,0 e) 2,0