Questões de Física - Mecânica - Movimento Harmônico Simples - Osciladores
No laboratório de mecânica básica da Universidade Estadual do Ceará, um estudante realiza um experimento com dois pêndulos simples. Um dos pêndulos possui fio de comprimento L e período de 2s ao passo que o segundo pêndulo, com comprimento de fio 21% maior, apresenta período T quando medido com o auxílio de um cronômetro. Os pêndulos são largados simultaneamente e postos a oscilar livremente.
Após 1800 oscilações do primeiro pêndulo e desprezados quaisquer efeitos resistivos indesejados, o segundo pêndulo estará
Um pêndulo simples, composto por um fio metálico de comprimento L e espessura desprezível e por um corpo esférico de massa m e volume V, está fixado no teto de uma sala com temperatura de 20 ºC e num local onde a aceleração gravitacional é igual a g. O período de oscilação desse pêndulo, para pequenas amplitudes de oscilação, é dado por
A situação está ilustrada na figura.
Aumentando-se a temperatura da sala, o período de oscilação desse pêndulo
A força gravitacional terrestre agindo dentro de uma espaçonave é imperceptível, mesmo que a espaçonave esteja relativamente próxima à Terra, o que torna difícil a obtenção da massa dos astronautas no espaço. Para determinar a massa M de um astronauta em um ambiente de pouca ou nenhuma gravidade, pode-se usar o sistema massa-mola ilustrado na figura a seguir. Nessa situação, o astronauta, sentado em um assento, usando suas pernas apoiadas em um anteparo, comprime uma mola de coeficiente elástico linear K e comprimento inicial até que ela atinja um comprimento L; em seguida, a mola é solta, entrando em um movimento harmônico simples (MHS).
Tendo como referência essas informações, considerando que o sistema massa-mola seja ideal e desconsiderando a massa do assento, julgue o item seguinte.
A massa do astronauta pode ser expressa por em que f é a frequência do MHS da mola.
Leia os textos abaixo e responda à questão.
Tempo e espaço confundo
e a linha do mundo
é uma reta fechada.
Périplo, ciclo, jornada
de luz consumida
e reencontrada.
Não sei de quem visse o começo
e sequer reconheço
o que é meio e o que é fim.
Pra viver no teu tempo é que faço
viagens ao espaço
de dentro de mim.
Das conjunções improváveis
de órbitas instáveis
é que me mantenho.
E venho arrimado nuns versos
tropeçando universos
pra achar-te no fim
deste tempo cansado
de dentro de mim.
Paulo Vanzolini. [s..d.]
Um leitor desprevenido da ciência, mas familiarizado com textos literários, poderá interpretar o sentido poético da letra da música como um desabafo existencial do ser humano no início do terceiro milênio, contente que o mundo não tenha acabado, porém preocupado com as tentativas de muitos em destruí-lo. Um estudante de Física, atento, poderá dar outro sentido para os versos, em função de várias de suas palavras serem ricas de significados científicos, como tempo, espaço, reta, luz, órbita, entre outras. Menezes (1988), na análise a seguir, passou por essas duas fases de interpretação:
"O samba “Tempo e Espaço”, de Paulo Vanzolini, por exemplo, eu já conhecia há muito tempo. Sempre havia entendido este samba como sendo a descrição do que vive um cidadão apaixonado, confundindo tempo e espaço, tropeçando universos.
Ouvindo este samba, nessa manhã, percebi que ele incorporava o conceito da relatividade geral de Einstein. A seguir, fui surpreendido com conceitos de eletrodinâmica quântica! Toquei de novo... de novo... e fui encontrando outros elementos da Física."
No texto de Menezes, o autor se surpreende com vários conceitos de Física. Assim, ao escutar a música de Vanzolini "de novo... de novo...", ele não percebeu, mas estava reproduzindo uma característica do MHS, que é:
Leia esta tirinha.
Essa tirinha revela uma discussão entre dois colegas acerca do famoso pêndulo de Newton, o qual trata de choques entre esferas metálicas de mesma massa.
De acordo com a tirinha, o aparato mostrado se baseia
Um corpo com massa M = 1 kg, inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito, está preso a uma mola de massa desprezível e de constante elástica k = 16 N/m, conforme representado na figura abaixo.
O corpo recebe um impulso para a direita de módulo I = 2 Ns e passa a descrever um movimento oscilatório. A amplitude de oscilação, em m, é
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