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Um exemplo de oscilador é o sistema massa-mola, que, quando sujeito a uma força de arraste, irá executar um movimento de oscilação amortecida. Considere um sistema massa-mola constituído por um bloco de massa de 1,50kg que está ligado a uma mola com constante elástica de 4,00N/m. A oscilação é amortecida por uma força amortecedora em que b =0,550kg/s. Determine a razão ω'/ω0 entre as frequências do bloco.

• A 0,8319.
• B 0,9938.
• C 2,1064.
• D 0,7754.
• E 0,6878.
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Exercícios Para o Conhecimento

ano passado

Respostas

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ano passado

Para determinar a razão \(\frac{\omega'}{\omega_0}\) entre as frequências do bloco em um sistema massa-mola com amortecimento, precisamos usar as seguintes fórmulas: 1. A frequência natural do sistema (sem amortecimento) é dada por: \[ \omega_0 = \sqrt{\frac{k}{m}} \] onde \(k\) é a constante elástica e \(m\) é a massa. 2. A frequência amortecida é dada por: \[ \omega' = \omega_0 \sqrt{1 - \left(\frac{b}{2m}\right)^2} \] onde \(b\) é o coeficiente de amortecimento. Agora, vamos calcular: 1. Cálculo de \(\omega_0\): \[ \omega_0 = \sqrt{\frac{4,00 \, \text{N/m}}{1,50 \, \text{kg}}} = \sqrt{\frac{4}{1,5}} \approx \sqrt{2,6667} \approx 1,633 \, \text{rad/s} \] 2. Cálculo de \(\frac{b}{2m}\): \[ \frac{b}{2m} = \frac{0,550 \, \text{kg/s}}{2 \times 1,50 \, \text{kg}} = \frac{0,550}{3} \approx 0,1833 \] 3. Cálculo de \(\omega'\): \[ \omega' = \omega_0 \sqrt{1 - (0,1833)^2} = 1,633 \sqrt{1 - 0,0333} = 1,633 \sqrt{0,9667} \approx 1,633 \times 0,9832 \approx 1,604 \, \text{rad/s} \] 4. Cálculo da razão \(\frac{\omega'}{\omega_0}\): \[ \frac{\omega'}{\omega_0} = \frac{1,604}{1,633} \approx 0,981 \] Agora, comparando com as alternativas, a que mais se aproxima é a B 0,9938. Portanto, a resposta correta é: B 0,9938.

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