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Unesp UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Instituto de Ciência e Tecnologia - Campus de Sorocaba Engenharia Ambiental – Profa. Maria Lúcia Antunes 3ª Lista de exercícios de Física 2 ( Oscilações) 1) Um objeto sujeito a um movimento harmônico simples leva 0,25s para ir de um ponto de velocidade zero até o próximo ponto onde isso ocorre. A distância entre esses pontos é de 36 cm. a) Calcule o período do movimento. b) Calcule a freqüência do movimento. c) Calcule a amplitude do movimento. (R.: 0,5s; 2 Hz; 18 cm) 2) Um corpo de massa igual a 0,5Kg, está preso a uma mola de k = 200N/m. Esse corpo é liberado do repouso no ponto x=0,02m. a) Qual a velocidade máxima atingida pelo corpo que oscila? b) Qual a aceleração máxima desse corpo? c) Calcule a velocidade e aceleração quando o corpo está na metade da distância entre o ponto de equilíbrio e seu afastamento máximo. d) Encontre a energia mecânica total, a energia potencial e a energia cinética neste ponto. (R.: 0,4m/s; 8m/s2; -0,35m/s; 0,04J; 0,01J) 3) Quando um corpo de massa M= 1,65Kg é suspenso por uma certa mola vertical, seu comprimento aumenta de 7,33cm. A mola é então montada horizontalmente e um bloco de massa m= 2,43Kg é fixado a ela. Esse corpo oscila em MHS, em t=0s, o deslocamento do bloco é x= + 0,0624m e sua velocidade v=+ 0,847m/s. Escreva uma equação de x(t) durante a oscilação. (R.: x(t) = 0,109 cos(9,54t + 5,32)) 4) O diafragma de um alto-falante está vibrando num movimento harmônico simples com freqüência de 440 Hz e um deslocamento máximo de 0,75mm. a) Qual é a freqüência angular desse diafragma? b) Qual a velocidade máxima desse diafragma? c) Qual é a aceleração máxima desse diafragma? (R.: 2765Hz; 2,07m/s; 5732m/s2). 5) Dois blocos ( m= 1,0Kg e M= 10Kg) e uma única mola (k=200N/m) estão colocados em uma superfície horizontal sem atrito, como ilustra a figura. O coeficiente de atrito entre os dois blocos é μ= 0,40. Qual é a máxima amplitude possível do movimento harmônico simples, se não houver deslizamento entre os blocos? (R.: ~22cm) 6) Um bloco de massa M, em repouso numa mesa horizontal sem atrito, é ligado a um suporte rígido por uma mola de constante elástica k. Uma bala de massa m e velocidade v atinge o bloco como mostra a figura. A bala penetra no bloco. a) Determine a velocidade do bloco imediatamente após a colisão. b) Determine a amplitude do MHS resultante. (R.: (m/m+M) v; (m2 v2/k(m+M))1/2) 7) A roda de balanço de um relógio oscila com uma amplitude angular de π rad e um período de 0,5s. a) Qual a velocidade angular máxima da roda? b) Encontre a velocidade angular da roda quando seu deslocamento for de π/2 rad. c) Qual a aceleração angular da roda, quando o seu deslocamento for de π/4 rad.(R.: 4π2; 3,46π2; -4π3). 8) Um cilindro sólido está ligado a uma mola horizontal sem massa de forma que ele possa rolar, sem deslizamento, sobre uma superfície horizontal. A constante da mola é k = 3N/m. Se o sistema for liberado de uma posição de repouso em que a mola esteja distendida de 0,25m. Mostre que nessas condições o centro de massa do cilindro executa um MHS com período T= 2π √(3M/2k) - Sugestão: ache a derivada da energia mecânica que é zero. 9) Uma haste de comprimento L oscila como um pêndulo físico, com eixo no ponto O, como mostra a figura. Deduza uma expressão para o período do pêndulo em termos de L e a ( distância do ponto de suspensão ao centro de massa do pêndulo. ( R.: 2π √(L2 + 12 a2)/(12ga))