Movimento Harmônico Simples
Movimento Harmônico Simples (MHS)
O Movimento Harmônico Simples (MHS) é um tipo de movimento oscilatório que ocorre de forma periódica, ou seja, que se repete em intervalos regulares de tempo. Esse movimento é muito importante na Física, pois aparece em vários sistemas da natureza, como no pêndulo, na mola e nas ondas sonoras.
O que é o MHS?
O MHS acontece quando um corpo oscila em torno de uma posição de equilíbrio, sendo “puxado” de volta por uma força restauradora proporcional ao seu deslocamento. Esse tipo de movimento é caracterizado por:
- Movimento de vai e vem
- Período constante
- Frequência constante
- Força restauradora proporcional ao deslocamento
Exemplos de MHS
- Pêndulo simples: Quando deslocado de sua posição de equilíbrio, o peso oscila em um movimento regular.
- Mola oscilando: Um objeto preso a uma mola realiza MHS quando puxado ou comprimido e solto.
- Cordas vibrando: Como em instrumentos musicais.
Grandezas do MHS
Para entender o MHS, é importante conhecer algumas grandezas:
- Período (T): Tempo para completar uma oscilação completa. Medido em segundos (s).
- Frequência (f): Número de oscilações por segundo. Medido em hertz (Hz). É o inverso do período: f = 1/T.
- Amplitude (A): Máximo deslocamento da posição de equilíbrio.
- Elongação: Posição do corpo em um instante qualquer.
Equações do MHS
O MHS pode ser descrito por funções matemáticas. A equação da posição em função do tempo é:
x(t) = A · cos(ωt + φ)
Onde:
- x(t): posição no instante t
- A: amplitude
- ω: frequência angular (ω = 2πf)
- φ: fase inicial
Força Restauradora
A força responsável pelo MHS é chamada de força restauradora e está relacionada à Lei de Hooke no caso das molas:
F = -k · x
Onde:
- F: força restauradora
- k: constante elástica da mola
- x: deslocamento em relação à posição de equilíbrio
O sinal negativo indica que a força tem sentido oposto ao deslocamento — por isso ela “restaura” o equilíbrio.
Energia no MHS
No MHS, a energia se conserva (em sistemas ideais, sem atrito). Há duas formas principais de energia:
- Energia cinética (Ec): Máxima na posição de equilíbrio.
- Energia potencial elástica (Ep): Máxima nas extremidades da oscilação.
A energia total do sistema permanece constante e é dada por:
E = Ep + Ec = constante
Fórmulas Importantes
- f = 1/T
- ω = 2πf
- T (mola) = 2π√(m/k)
- T (pêndulo) = 2π√(L/g), para pequenos ângulos
Aplicações do MHS
O MHS está presente em diversas áreas da ciência e da tecnologia:
- Relógios de pêndulo
- Instrumentos musicais
- Sismógrafos
- Estudos de vibrações mecânicas
Resumo Final
O Movimento Harmônico Simples é fundamental para entender diversos fenômenos naturais e tecnológicos. No ENEM, ele pode aparecer em questões sobre pêndulos, molas, ondas, sons e energia. Por isso, vale a pena dominar seus conceitos, fórmulas e aplicações!
