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Um oscilador harmônico é formado por um bloco de massa 0,1 kg e uma mola com constante elástica 10 N/m. O oscilador inicia seu movimento no instant...

Um oscilador harmônico é formado por um bloco de massa 0,1 kg e uma mola com constante elástica 10 N/m. O oscilador inicia seu movimento no instante t = 0, partindo da posição de equilíbrio x = 0 com velocidade v = 0,5 m/s no sentido positivo do eixo horizontal onde ocorre o movimento. O bloco desloca-se entre as posições +5cm e –5cm em relação a sua posição de equilíbrio. A função que fornece a posição do bloco em relação ao tempo é dada por:

a.

x(t) = 0,10·Cos(5·t + π/2)


b.

x(t) = 0,10·Sen(5·t + π/2)

c.

x(t) = 0,05·Sen(10·t + 3π/2)


d.

x(t) = 0,05·Cos(10·t + π/2)


e.

x(t) = 0,5·Cos(10·t + 5π/2)


💡 1 Resposta

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A alternativa correta é a letra D: x(t) = 0,05·Cos(10·t + π/2). Para encontrar a resposta, é necessário utilizar a equação do movimento harmônico simples, que é dada por x(t) = A·cos(ωt + φ), onde A é a amplitude, ω é a frequência angular e φ é a fase inicial. No enunciado, é informado que a posição de equilíbrio é x = 0 e que o bloco oscila entre as posições +5cm e -5cm, o que significa que a amplitude é A = 5cm = 0,05m. Além disso, a frequência angular é dada por ω = sqrt(k/m), onde k é a constante elástica da mola e m é a massa do bloco. Substituindo os valores, temos ω = sqrt(10/0,1) = 10 rad/s. Por fim, a fase inicial é dada pela condição inicial do problema, que é x(0) = 0 e v(0) = 0,5 m/s. A partir dessas condições, é possível determinar que φ = π/2. Assim, a equação que fornece a posição do bloco em relação ao tempo é x(t) = 0,05·cos(10t + π/2), que corresponde à alternativa D.

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