Question

O movimento oscilatório é de grande interesse na Física e nas Engenharias. Ele ocorre quando a força atuante sobre o corpo pode variar com o tempo e é uma força restauradora, que leva o corpo a retornar a seu estado de equilíbrio. O movimento harmônico simples (MHS) é um tipo especial de movimento periódico e, normalmente, é ilustrado através de objetos presos a molas ou pêndulos simples.



Considere um pêndulo simples, composto por um fio de comprimento L (e massa desprezível) e uma esfera de massa m presa na extremidade deste fio. Desconsidere quaisquer forças dissipativas, como por exemplo a resistência do ar. A esfera é abandonada, do repouso, da horizontal, com o fio esticado como mostra a figura a seguir.



Pendulo simples



Considerando o contexto apresentado, analise as afirmativas a seguir.



I. Na esfera, durante o movimento pendular, atuam duas forças: tração e peso. A tração atua na mesma direção e sentido do fio esticado. O peso atua sempre verticalmente para baixo.



II. Uma vez que estamos desconsiderando as forças dissipativas, a energia mecânica total se conserva durante o movimento do pêndulo, dessa forma, inicialmente (quando a esfera está na horizontal) o pêndulo possui apenas energia potencial gravitacional. Assim que a esfera é liberada, a energia potencial gravitacional se transforma, gradativamente, em energia cinética. No ponto mais baixo da trajetória, a esfera tem apenas energia cinética.

III. Considerando g = 10 m/s², o comprimento do fio pode ser calculado a partir do período medido em um cronômetro, através da seguinte expressão: L equals 10 open parentheses fraction numerator T over denominator 2 pi end fraction close parentheses squared.

IV. A esfera realiza um movimento circular no qual o comprimento da corda é o raio. Em todo o movimento circular, a força resultante tangencial é responsável pela aceleração angular, enquanto que a força resultante radial é responsável pela mudança na direção e sentido do movimento. A força resultante radial no movimento circular é conhecida como força centrípeta.



*Fórmulas de interesse para a resolução do exercício*



Período do pêndulo simples: T equals 2 pi square root of bevelled L over g end root

Módulo da força centrípeta: open vertical bar F with rightwards arrow on top subscript c p end subscript close vertical bar equals fraction numerator m times v ² over denominator L end fraction

Energia potencial gravitacional: U subscript g equals m times g times h

Energia cinética: K equals fraction numerator m times v ² over denominator 2 end fraction

Módulo da força peso: open vertical bar P with rightwards arrow on top close vertical bar equals m times g

Estão corretas as afirmações:

Escolha uma:
a.
II e II, apenas.

b.
I, II e III, apenas.

c.
III e IV, apenas.

d.
I e II, apenas.

e.
I, II, III e IV;

Answer 1

Resposta:

III e IV, apenas. Incorreto

Explicação:

Answer 2

e. I, II, III e IV.

O movimento oscilatório acontece em situações as quais a força atuante sobre o corpo sofre variações no decorrer do tempo, sendo classificada como uma força restauradora, que faz o corpo retornar ao seu estado de equilíbrio.

Quando ocorre um movimento pendular em uma esfera, acontece a atuação de duas forças, são elas a tração e o peso. A atuação da tração ocorre na mesma direção e sentido do fio esticado, já a atuação do peso é de forma vertical para baixo.

Bons estudos!