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16/09/2018

Física 2: Movimento Periódico (Módulo 4)

Amplitude: módulo máximo do vetor deslocamento.
Ciclo: uma oscilação completa.
Período (T): o tempo gasto para a realização de um ciclo.
Frequência: número de ciclos na unidade de tempo. Ciclo por segundo = hertz = Hz.
Frequência angular (w): taxa de variação de uma grandeza angular que é sempre medida em radiandos, então sua unidade é rad/s.       w = 2πf = 2π/T

Força restauradora: Fx = -kx
Movimento Harmônico Simples (MHS): força restauradora é diretamente proporcional ao deslocamento da posição de equilíbrio.
O sinal negativo indica que a força e a aceleração tem sentidos contrários ao deslocamento.

EXERCÍCIOS
1. Um bloco de massa M preso a uma mola de constante k descreve um movimento harmônico simples horizontal com uma amplitude A1. No instante em que o bloco passa pela posição de equilíbrio, um pedaço de massa de vidraceiro, de massa m, cai verticalmente de uma pequena altura sobre o bloco e gruta nele. DETERMINE e assinale a ÚNICA alternativa que indica a nova amplitude, A2, do movimento.

2. Suponha uma barra uniforme de comprimento L oscilando em pequenas amplitudes. Dentre as opções assinale a ÚNICA alternativa que corresponde ao período de oscilação dessa barra.

3. Julgue os itens a seguir:
No movimento harmônico simples, nos pontos em que ocorre a inversão no sentido do movimento, a  aceleração é máxima.
A resposta correta é 'Verdadeiro'.

4. Julgue os itens a seguir:
No movimento harmônico simples, nos pontos em que ocorre a inversão no sentido do movimento, a aceleração é nula.
A resposta correta é 'Falso'.

5. Quando a constante de amortecimento (b) é maior do que o amortecimento crítico (caso de superamortecimento) o sistema não oscila e volta mais rapidamente ao equilíbrio do que no caso de amortecimento crítico.
A resposta correta é 'Falso'.

6. Para a constante de amortecimento (b) menor do que o valor de amortecimento crítico (condição de subamortecimento) o sistema oscila com uma amplitude que diminui continuamente.
A resposta correta é 'Verdadeiro'.

7. Julgue os itens a seguir:
Para pequenas amplitudes, o período do movimento harmônico simples de um sistema massa-mola depende somente da massa e da gravidade.
A resposta correta é 'Falso'.

8. Julgue os itens a seguir:
Para pequenas amplitudes, o período do movimento harmônico simples de um sistema massa-mola depende somente da massa e da constante da mola.
A resposta correta é 'Verdadeiro'.

9. Um transdutor ultra-sônico (uma espécie de alto-falante), usado para diagnóstico médico, oscila com uma frequência igual a 7,4 MHz. DETERMINE quanto tempo dura uma oscilação em segundos e a frequência angular em rad/s. Multiplique os dois valores para colocar como resposta final.
A resposta correta é: 6,28.

10. No sistema da imagem a seguir k = 269 N/m, m = 1,3 Kg e o corpo que oscila é solto a partir do repouso no ponto x = 0,05 m. Determine a velocidade máxima atingida pelo corpo em MHS em m/s.
A resposta correta é: 0,72.
11. No sistema da imagem a seguir k = 359 N/m, m = 0,6 Kg e o corpo que oscila é solto a partir do repouso no ponto x = 0,07 m. Determine a aceleração máxima atingida pelo corpo em MHS em m/s2.
A resposta correta é: 41,88.
12. A extremidade esquerda de uma mola horizontal é mantida fixa. Ligamos um dinamômetro na extremidade livre da mola e puxamos para a direita (Figura a); verificamos que a força que estica a mola é proporcional ao deslocamento e que uma força de 5,5 N produz um deslocamento igual a 0,03 m. A seguir removemos o dinamômetro e amarramos a extremidade livre a um corpo de 1,0 Kg, puxamos o corpo até uma distância de 0,03 m, o libertamos e observamos o MHS resultante (Figura b). DETERMINE a frequência angular em rad/s.
A resposta correta é: 13,54.
13. Os amortecedores de um carro velho de 933 kg estão completamente gastos. Quando uma pessoa de 856,5 N sobe lentamente no centro de gravidade do carro, ele se abaixa 0,03 m. Quando essa pessoa está dentro do carro durante uma colisão com um obstáculo, o carro oscila verticalmente com MHS. Considerando o carro e a pessoa uma única massa apoiada sobre uma única mola DETERMINE o período da oscilação em segundo.
A resposta correta é: 1,19.

14. Calcule o período de um pêndulo simples de 3,7 m de comprimento em um local onde g = 9,8 m/s2.
A resposta correta é: 3,861.

15. Em 1851, o francês Jean Bernard Foucault realizou uma experiência simples e engenhosa que demonstrou a rotação da Terra. No Panthéon de Paris, ele montou um pêndulo que oscilava com período de aproximadamente 16 segundos. Abandonado da posição mostrada na figura 1, um pêndulo igual ao de Foucault passará pela terceira vez pela posição mostrada na figura 2 após um intervalo de tempo, em segundos, igual a:
16. Todos os animais que caminham, inclusive os homens, possuem um ritmo natural da caminhada, ou seja, um número de passos por minuto mais confortável do que um ritmo mais lento ou veloz. Suponha que esse ritmo natural seja igual ao período da perna, encarada como um pêndulo em forma de barra com um pivô na junta do quadril. Evidências de fósseis mostram que o Tyrannosaurus rex, um dinossauro com duas pernas que viveu há 65 milhões de anos no final do período cretáceo, tinha pernas de comprimento L = 3,3 m e uma passada (distância entre uma pegada e a pegada seguinte do mesmo pé) S = 3,5 m (Figura a seguir). Portanto, DETERMINE a velocidade, em m/s, da caminhada do Tyrannosaurus rex. Considere g = 9.8 m/s2.
A resposta correta é: 1,18.










EXERCÍCIOS RESOLVIDOS



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