O que é movimento harmônico simples (MHS)? Como é calculada a energia mecânica do sistema? Qual é a expressão da energia mecânica no pêndulo de mol...

O movimento harmônico simples (MHS) é um movimento periódico que ocorre quando a força restauradora é diretamente proporcional ao deslocamento e atua no sentido oposto a ele. A energia mecânica de um sistema em MHS é calculada pela soma da energia potencial elástica e da energia cinética. No caso de um pêndulo de mola, a expressão da energia mecânica é dada por: E = (1/2)kx² + (1/2)mv² Onde k é a constante elástica da mola, x é o deslocamento da mola em relação à posição de equilíbrio, m é a massa do objeto pendurado e v é a velocidade do objeto. Um pêndulo simples é um sistema composto por uma massa suspensa por um fio inextensível e de massa desprezível. O período de um pêndulo simples é calculado pela fórmula: T = 2π√(L/g) Onde T é o período, L é o comprimento do fio e g é a aceleração da gravidade. As equações do movimento angular, da velocidade angular e da aceleração angular de um pêndulo simples são: θ(t) = θ₀cos(ωt + φ) ω(t) = -θ₀ω₀sen(ωt + φ) α(t) = -θ₀ω₀²cos(ωt + φ) Onde θ(t) é o ângulo em função do tempo, θ₀ é o ângulo inicial, ω(t) é a velocidade angular em função do tempo, ω₀ é a velocidade angular inicial e α(t) é a aceleração angular em função do tempo. O pêndulo simples apresenta características peculiares, como o fato de o período ser independente da amplitude e da massa do objeto pendurado, desde que o ângulo seja pequeno. O movimento amortecido ocorre quando há uma força de resistência que atua sobre o sistema, dissipando energia e diminuindo a amplitude do movimento. O grau de amortecimento é calculado pela razão entre a constante de amortecimento e a raiz quadrada da constante elástica. Existem três tipos de amortecimento para o movimento amortecido: subamortecido, criticamente amortecido e superamortecido. O subamortecimento ocorre quando o sistema oscila com uma amplitude decrescente ao longo do tempo. O criticamente amortecido ocorre quando o sistema retorna à posição de equilíbrio sem oscilações adicionais. O superamortecimento ocorre quando o sistema retorna à posição de equilíbrio de forma lenta, sem oscilações. A atenuação exponencial é uma característica do movimento amortecido, em que a amplitude das oscilações diminui exponencialmente ao longo do tempo.