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Questão 10. Um carrinho de massa M está inicialmente em repouso sobre trilhos horizontais sem atrito. Um pêndulo simples de massa m está preso ao carrinho, conforme a figura. Lembrando que o carinho pode se mover apenas horizontalmente sobre os trilhos, determine a razão entre os períodos de oscilação do pêndulo no plano vertical paralelo ao trilho (portanto, paralelo ao plano da folha) e no plano vertical perpendicular ao trilho. Dado: despreze a massa do fio que forma o pêndulo.

A ( ) 1 B ( ) m M C ( ) M m D ( ) m M m+ E ( ) M M m+
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Aprimorando com Questões

há 2 anos

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há 2 anos

Podemos utilizar a conservação da energia mecânica para resolver essa questão. Inicialmente, o carrinho está em repouso e o pêndulo está em sua posição de equilíbrio. Quando o pêndulo é deslocado para um dos lados, ele começa a oscilar e transfere energia para o carrinho, que começa a se mover. A energia potencial gravitacional do pêndulo é dada por Ep = mgh, onde m é a massa do pêndulo, g é a aceleração da gravidade e h é a altura do pêndulo em relação à sua posição de equilíbrio. A energia cinética do carrinho é dada por Ec = (1/2)MV^2, onde M é a massa do carrinho e V é sua velocidade. Como não há atrito, a energia mecânica total do sistema é conservada. Portanto, a energia potencial gravitacional do pêndulo é convertida em energia cinética do carrinho. Podemos igualar as duas expressões de energia e isolar a velocidade do carrinho: mgh = (1/2)MV^2 V^2 = 2gh(m/M) Agora podemos calcular o período de oscilação do pêndulo nos planos vertical paralelo e perpendicular ao trilho. O período de oscilação é dado por T = 2π√(L/g), onde L é o comprimento do pêndulo. No plano vertical paralelo ao trilho, o comprimento do pêndulo é L = h. Portanto, o período de oscilação é T1 = 2π√(h/g). No plano vertical perpendicular ao trilho, o comprimento do pêndulo é L = L0 + x, onde L0 é o comprimento do pêndulo na posição de equilíbrio e x é o deslocamento do pêndulo em relação a essa posição. Como o deslocamento é pequeno, podemos aproximar L ≈ L0. Portanto, o período de oscilação é T2 = 2π√(L0/g). A razão entre os períodos de oscilação é dada por T1/T2 = √(h/L0). Substituindo h = L0(1 - cosθ), onde θ é o ângulo de deslocamento do pêndulo, temos: T1/T2 = √(1 - cosθ) Portanto, a alternativa correta é a letra A) 1.

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Questão 1. Uma pequena esfera de massa 3·10–3 g, carregada com uma carga Q = 5·10–5 C, é abandonada em uma região onde age um campo magnético horizontal de intensidade 0,4 T e um campo gravitacional vertical de intensidade 10 m/s2. Assinale a alternativa que corresponde à máxima profundidade atingida pela esfera a partir do ponto de lançamento.

A ( ) 0,9 m
B ( ) 0,45 m
C ( ) 1,2 m
D ( ) 0,3 m
E ( ) 2,5 m

Questão 3. A massa m no final da mola de constante k estica a mola até o comprimento l0 quando o sistema está em repouso. A massa então sofre uma perturbação de tal forma que executa um movimento para cima e para baixo enquanto balança para direita e para esquerda como um pêndulo simples. Assim, a massa tem uma trajetória em forma de “oito” conforme a figura a seguir. Desta forma, determine o valor da constante k em função de m, l0 e da aceleração gravitacional g.

A ( ) 0
B ( ) 0
C ( ) 0
D ( ) 0
E ( ) 0

Questão 4. Um bloco de massa m é abandonado do repouso, percorrendo uma distância vertical h antes de atingir uma mola de constante elástica k, que se encontra abaixo dele, conforme a figura. Adotando gravidade igual a g, qual será a máxima deformação y da mola?

A ( ) fórmula A
B ( ) fórmula B
C ( ) fórmula C
D ( ) fórmula D
E ( ) fórmula E

Questão 5. Uma lente de vidro biconvexa L tem raios de curvatura de 30 cm e 40 cm e está com sua face de maior raio em contato sobre uma superfície horizontal metálica M. Devido à capilaridade, um pouco de água permanece entre a lente e a superfície, formando uma “lente” de água. Sabe-se que os índices de refração do ar, da água e do vidro são, respectivamente, 1, 4/3 e 3/2. Sejam as afirmacoes a seguir. I. A lente de vidro, imersa no ar, é convergente. II. A distância focal da “lente” de água, imersa no ar, vale –40 cm. III. A distância focal da equivalente do arranjo de lentes, quando imersa no ar, vale +48 cm. Assinale a alternativa correta.

A ( ) Apenas a afirmação I está correta.
B ( ) Apenas a afirmação II está correta.
C ( ) Apenas as afirmações I e II estão corretas.
D ( ) Apenas as afirmações I e III estão corretas.
E ( ) Todas as afirmações estão corretas.

Questão 6. Em um experimento de Young de fenda dupla, o padrão de interferência no anteparo tem uma razão entre as intensidades da franja clara e escura igual a 9. Disto pode-se concluir que:

A ( ) as intensidades de franjas claras e escuras no anteparo, devido a cada uma das fendas, única e individualmente, são iguais a 5 unidades e 4 unidades, respectivamente.
B ( ) as intens

Questão 7. Determine a razão entre as alturas máximas atingidas por um projétil em dois lançamentos distintos, sendo que no primeiro ele é lançado com ângulo θ em relação à horizontal e em um segundo caso, com um ângulo complementar a .θ Considere que a velocidade inicial é a mesma nos dois lançamentos.

A ( ) 2sen θ B ( ) 2cos θ C ( ) 2tg θ D ( ) ( ) 2 1 cos+ θ E ( ) ( ) 2 1 sen+ θ

Questão 8. As dimensões h, b e c determinam a posição do cento de massa CM do carro. Assim, determine a máxima aceleração que pode ter o veículo representado na figura a seguir, em função das dimensões h, b, c, do coeficiente de atrito μ e do campo gravitacional g. Considere a ação da força de atrito apenas nas rodas traseiras.

A ( ) c a g b c h = µ + − µ b c h       B ( ) c a g b c h = µ − − µ b c h       C ( ) 2c a g 2b c h = µ − − µ b c h       D ( ) 2c a g b c h = µ + + µ b c h       E ( ) 2c a g b 2c h = µ + − µ

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