P1_FS2120 - Azul - Gabarito

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Física 2 - FS2120
Prova 1 - 05 de abril de 2017
No. Seq.
Nome: -
Assinatura: Turma de teoria:
Consulta: NãoNão Calculadora: simples: Sim Sim α - numérica: NãoNão
Celular: Desligado e guardado na frente da salaDesligado e guardado na frente da sala Duração da prova: 80 min80 min
Instruções: *Responda as questões somentesomente no espaço designado. Resoluções fora desse espaçoResoluções fora desse espaço
não serão consideradasnão serão consideradas. *Mostre o raciocínio que o levou à resposta e não escreva apenas o valor
final encontrado. *Respostas desacompanhadas de suas resoluções ou resoluções confusas nãonão serão
consideradas. *Respostas sem jusificaivas plausíveis, quando solicitadas, nãonão serão consideradas.
*As unidades das grandezas devem ser indicadas corretamente em todas as respostas. *Penalização
de 0,2 pontos por ausência de unidade ou por unidade incorreta. Respostas com “[SI]” após o valor
numérico da grandeza serão consideradas incorretas. *O valor de cada item está indicado. *Se
necessário, use g = 10,0 m/sg = 10,0 m/s22.
Formulário Oscilações 
Ondas transversais
Ondas estacionárias
1. (2.0) A corda “Mi” de um violão afinado, ao ser tocada para produzir a nota em seu primeiro harmônico, fez um ponto localizado
em 3L/43L/4, com L = 48 cmL = 48 cm, oscilar em um movimento harmônico simples conforme mostra o gráfico abaixo. 
(a) (0.5) Determine a frequência da nota Mi
(b) (0.5) Determine o comprimento de onda.
3,0
— 3,0
t (x 10-3 s)
18,0
y (mm)
NOTA
1
2
3
4
Total
(c) (1.0) Determine a amplitude das ondas que formam essa onda estacionária.
Critérios gerais: Critérios gerais: ausência de unidade ou unidade incorreta: -0,2 no item
erro de conta 50% do valor do item.
Obs: Obs: critérios sujeitos a atualização durante a correção da prova.
0,5
0,5
0,5: até aqui
1,0
do gráfico: T = 12,0 ms
AZUL
2. (2.5) Uma onda tranversal periódica que se propaga no senido posiivo do eixo Ox, em uma corda de massa específica linear µµ ,
tracionada por uma força FFTT = 4,80 N= 4,80 N é descrita no instante t = 0,3 st = 0,3 s pelo gráfico apresentado na figura ao lado. Sabe-se que cada
parícula da corda leva ∆∆ t = 0,05 st = 0,05 s para pecorrer um deslocamento verical de ∆∆ y = 12,8 mmy = 12,8 mm. 
x(cm)
6,4
1,0 2,0 3,0 4,0
y(mm)
—6,4
(a) (1.0) Escreva a equação que descreve essa onda periódica.
(b) (0.5) Calcule a massa específica linear da corda.
(c) (1.0) Determine o módulo e o senido da velocidade transversal do ponto A no instante t = 0,325 st = 0,325 s. Indique claramente seu raciocínio.
A
do gráfico: λ = 3,0 cm e ym = 6,4 mm
0,2
0,2
0,2
0,5: módulo / 0,5: sentido
0,5: módulo / 0,5: sentido
0,0: caso não justifique o
raciocínio para 
chegar a vy-max
0,2: coerência de todas as unidades
0,2
Para t = 0,3 s + 0,025 a partícula encontra-se em y = 0, com velocidade negativa. Portanto,
OU:OU:
0,5: somente com unidades corretas
3. (2.5) Um sistema massa-mola é formado por um bloco de massa m = 0,400 kgm = 0,400 kg preso a uma mola de constante elásica kk. Em um
determinado instante de tempo tt, a posição, a velocidade e a aceleração do bloco valem, respecivamente x = 0,300 mx = 0,300 m,
vv == —— 16,216,2 m/sm/s e a = — 235 m/sa = — 235 m/s22.
(b) (0.5) Calcule o período do movimento.
(c) (0.5) Mostre que amplitude do movimento vale xxmm = 0,652 m= 0,652 m.
(d) (1.0) Determine o módulo e o senido da força resultante que
atua sobre o bloco no instante t = 0,400 st = 0,400 s. Complete o desenho
abaixo indicando a posição do bloco e a força resultante. Se
necessário, use φφ == 00 radrad. 
(a) (0.5) Mostre que a constante elásica da mola vale
kk == 313313 N/mN/m. 
x (m)0
0,5
0,5
0,5
F
0,5
0,5
xm
descontar 0,5: se o módulo e o sentido
da conta não for coerente com o 
desenho
4. (3.0) A figura ao lado mostra uma massa m = 0,40 kgm = 0,40 kg, presa a uma mola ideal de constante elásica k = 40 N/mk = 40 N/m, imersos em um
liquido viscoso de constante de amortecimento b = 1,5 kg/sb = 1,5 kg/s. O sistema é solto com velocidade inicial nula de uma posição inicial
xxoo == 5,05,0 cmcm e passa a executar um movimento fracamente amortecido na direção xx mostrada na figura. Despreze a força gravitacional.
x
(b) Após dois ciclos, uma força externa do ipo F(t) = 5,0.cos(4.t) F(t) = 5,0.cos(4.t) passa a atuar sobre o sistema. Neste caso, 
(a) (1.5) Determine a energia potencial armazenada na mola após um ciclo.
(I) (0.5) o sistema encontra-se no regime de ressonância? Jusifique sua resposta.
(II) (1.0) Determine a amplitude de oscilação após o sistema aingir o estado estacionário.
0,5
0,5
0,5
1,0
0,5: somente de todos os parâmetros estiverem corretos e houver erro na conta
OBS: não propagar o erro de não ter
calulado T´ e ter considerado T. Se as
contas e o raciocínio estiverem corretos,
descontar somente 0,5 do cálculo de T´
0,5: somente com justificativa
O sistema não encontra-se em ressonância
pois ω é diferente de ωe = 5 rad/s