Oscilador Harmônico: Modelo para a descrição de sistemas físicos em equilíbrio estável sofrendo pequenas oscilações
Quais as relações entre uma
molécula, um pêndulo, uma conta em um fio e um
líquido dentro de um tubo? A priori estes quatro
sistemas parecem ser totalmente desvinculados
um do outro, no entanto carregam no âmago de
seu movimento algo em comum, há um modelo
descritivo que abrange todos estes quatro,
sob determinadas condições. A Matemática
que nos possibilitou estudar e correlacionar
estes problemas variados foi a Série de
Taylor, instrumento matemático que possibilita
aproximar a função energia potencial como um
polinômio em torno do centro do movimento
para pequenas oscilações. O objetivo deste
capítulo, é discutir o poder de descrição de
diversos sistemas físicos distintos do oscilador
harmônico simples. A conclusão obtida é de que
qualquer sistema físico em equilíbrio estável
sofrendo pequenas oscilações é um oscilador
harmônico, o que torna esse modelo fundamental
para a compreensão de vários fenômenos na
natureza. Desse modo, o presente trabalho
busca contribuir para um ensino de física mais
contextualizado consolidando assim um arranjo
no âmbito da pesquisa em Ensino de Física,
tendo ainda o potencial para ser empregado
como material complementar em cursos de
Física e/ou Ciências correlatas em nível de
graduação e pós-graduação.
Oscilador Harmônico: Modelo para a descrição de sistemas físicos em equilíbrio estável sofrendo pequenas oscilações
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DOI: 10.22533/at.ed.7571911078
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Palavras-chave: Oscilador Harmônico. Teoria das pequenas oscilações. Ensino de Física.
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Keywords: Harmonic Oscillator. Theory of small oscillations. Teaching Physics
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Abstract:
What are the relationships between
a molecule, a pendulum, a bead in a wire and a
liquid inside a tube? A priori these four systems
seem to be totally unrelated to each other, yet
carry at the heart of their movement something
in common, there is a descriptive model that
covers all these four, under certain conditions.
The Mathematics that enabled us to study
and correlate these varied problems was the
Taylor Series, a mathematical tool that makes
it possible to approximate the potential energy
function as a polynomial around the center of the
motion for small oscillations. The purpose of this
chapter is to discuss the power of description of
several different physical systems of the simple harmonic oscillator. The conclusion obtained is that any physical system in stable
equilibrium undergoing small oscillations is a harmonic oscillator, which makes this
model fundamental to the understanding of various phenomena in nature. Therefore,
the present work seeks to contribute to a more contextualized physics teaching, thus
consolidating an arrangement within the scope of research in Physics Teaching,
besides have the potential to be used as complementary material in Physics and/or
related Sciences courses at undergraduate and postgraduate level.
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Número de páginas: 15
- Pedro Henrique Ferreira de Oliveira
- João Philipe Macedo Braga
