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A oscilação de uma mola pode ser chamada de movimento harmônico simples, o qual pode ser descrito pela equação mx" + kx = 0, onde é uma função do tempo que indica a posição da massa, m é a massa da mola e k é a constante elástica. Para uma mola de comprimento natural de 0,75 m e 5 kg de massa, é necessária uma força de 25 N para mantê-la esticada até um comprimento de 1 m. Se a mola for solta com velocidade nula ao ser esticada em um comprimento de 1,1 m, qual é a posição da massa após t segundos? Assinale a alternativa correta. (Dica: Lei de Hooke: F = kx). A x(t) = 0,35 cos(2√5t). B x(t) = 0,1 cos(2√5t). с x(t) = 0,25 cos(2√5t). D x(t)= = 0,35 cos E x(t) = 0,35 cos(5t).
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RODRIGO HENRIQUE

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Para resolver a questão, vamos analisar as informações fornecidas e aplicar a Lei de Hooke. 1. Identificação da constante elástica (k): A força necessária para esticar a mola é dada por \( F = kx \). Sabemos que \( F = 25 \, N \) e \( x = 1 \, m - 0,75 \, m = 0,25 \, m \). Portanto, podemos calcular \( k \): \[ k = \frac{F}{x} = \frac{25 \, N}{0,25 \, m} = 100 \, N/m. \] 2. Cálculo da frequência angular (\( \omega \)): A frequência angular é dada por: \[ \omega = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{100 \, N/m}{5 \, kg}} = \sqrt{20} = 2\sqrt{5} \, rad/s. \] 3. Determinação da amplitude (A): A mola é esticada até 1,1 m e solta com velocidade nula. A amplitude é a diferença entre o comprimento esticado e o comprimento natural: \[ A = 1,1 \, m - 0,75 \, m = 0,35 \, m. \] 4. Equação do movimento harmônico simples: A posição da massa em função do tempo é dada por: \[ x(t) = A \cos(\omega t). \] Substituindo os valores que encontramos: \[ x(t) = 0,35 \cos(2\sqrt{5}t). \] Agora, analisando as alternativas: A) \( x(t) = 0,35 \cos(2\sqrt{5}t) \). B) \( x(t) = 0,1 \cos(2\sqrt{5}t) \). C) \( x(t) = 0,25 \cos(2\sqrt{5}t) \). D) \( x(t) = 0,35 \cos \). E) \( x(t) = 0,35 \cos(5t) \). A alternativa correta é a A) \( x(t) = 0,35 \cos(2\sqrt{5}t) \).

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