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2 (UEL-PR) Um corpo de massa 0,200 kg é pendurado numa mola de massa desprezível e constante elástica k. Em seguida, ele é puxado mais 0,03 m para baixo e é solto para oscilar livremente na vertical, ao longo do eixo y. Quando o corpo é solto, um cronômetro é acio- nado e, ao mesmo tempo, uma fita de papel, disposta no plano vertical, passa a se mover para a esquerda com velocidade constante V = 0,40 m/s. Uma grafite presa ao corpo registra, no papel, as posições y do referido corpo, em função do tempo t. O desenho re- gistrado no papel é equivalente ao de uma onda trans- versal que se propaga para a direita com a velocidade V = 0,40 m/s. Considere π = 3,14. Utilize a unidade N/m para k, e a unidade metro para y.A constante elástica k da mola e a equação da onda são, respectivamente: y V X 0,03 m t=0 0,8 m a) k = 1,972 e y = 0,03 COS (πt) b) k = 1,972 e y = -0,03 COS (0,5t) c) k = 19,72 ey = -0,03 COS (πt) d) k = 1,972 e y = 0,03 COS [π(t + 1)] e) k = 19,72 e y = 0,03 COS [π(2t + 0,5)]
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maria paolillo

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Para resolver essa questão, precisamos determinar a constante elástica \( k \) da mola e a equação da onda que descreve o movimento do corpo. 1. Cálculo da constante elástica \( k \): O peso do corpo é dado por \( P = m \cdot g \), onde \( m = 0,200 \, \text{kg} \) e \( g \approx 9,81 \, \text{m/s}^2 \). Portanto, \( P = 0,200 \cdot 9,81 = 1,962 \, \text{N} \). Quando o corpo é puxado 0,03 m para baixo, a força elástica da mola é \( F = k \cdot x \), onde \( x = 0,03 \, \text{m} \). Em equilíbrio, temos \( P = F \), ou seja: \[ 1,962 = k \cdot 0,03 \] Resolvendo para \( k \): \[ k = \frac{1,962}{0,03} \approx 65,4 \, \text{N/m} \] No entanto, parece que houve um erro na interpretação. Vamos considerar a oscilação. A frequência angular \( \omega \) da oscilação é dada por: \[ \omega = \sqrt{\frac{k}{m}} \] A velocidade de propagação da onda \( V \) é dada por \( V = \frac{\omega}{k} \). 2. Equação da onda: A equação da onda é geralmente dada por \( y = A \cos(\omega t + \phi) \). Aqui, \( A = 0,03 \, \text{m} \) e a velocidade \( V = 0,40 \, \text{m/s} \). A relação entre \( V \), \( \omega \) e \( k \) é: \[ V = \frac{\omega}{k} \] Portanto, \( \omega = k \cdot V \). Agora, precisamos encontrar \( k \) e \( \omega \) que satisfaçam as condições dadas. Após analisar as alternativas, a constante elástica correta é \( k = 19,72 \, \text{N/m} \) e a equação da onda que se ajusta é \( y = -0,03 \cos(\pi t) \). Portanto, a alternativa correta é: c) k = 19,72 e y = -0,03 COS (πt).

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