Questões de Concurso sobre Movimento Harmônico

Conforme o movimento oscilatório ocorre, a frequência de oscilação aumenta.

Uma criança, sentada à beira da piscina, brinca com seu carrinho, de controle remoto, sobre uma prancha de madeira que flutua nas águas tranquilas dessa piscina.

A prancha tem massa M e comprimento L e inicialmente está em repouso em relação à criança.

A partir de certo instante o carrinho, de massa m, que estava em repouso em relação à prancha, passa a realizar um movimento harmônico simples, em relação a um ponto fixo na terra, indo da extremidade A à extremidade B e, em marcha à ré, da extremidade B à extremidade A, num movimento unidimensional (paralelo à borda de comprimento L).

Considere desprezíveis as dimensões do carrinho em relação ao comprimento da prancha, μ o coeficiente de atrito estático entre as rodinhas do carrinho e a prancha, g o módulo da aceleração da gravidade local e despreze o atrito entre a prancha e a água.

A máxima frequência que o movimento do carrinho poderá ter, sem que o mesmo escorregue, deve ser igual a

Em uma demonstração na sala de aula, o professor utilizou um pêndulo com duas esferas, 1 e 2. A esfera 1 foi posicionada em diferentes alturas e liberada, de forma a se chocar com a esfera 2.

Os alunos verificaram que, ao ser liberada da posição A e se chocar com a esfera 2 que estava estacionária, a esfera 1 ficou parada e a esfera 2 se deslocou até determinada altura. Ao repetir o movimento, liberando a esfera 1 a partir da posição B, a esfera 2 se deslocou até uma altura menor.

O professor solicitou aos alunos que propusessem hipóteses sobre esse resultado. A explicação considerada a melhor hipótese foi a que relacionou o observado na demonstração a

Um pêndulo simples é um mecanismo muito interessante e pode ser utilizado para marcação de tempo (relógios de pêndulo). Ele é constituído basicamente de um corpo pendurado em uma corda de massa desprezível (comparada ao corpo) e colocado para oscilar com ângulos pequenos. Tomemos um pêndulo simples cuja corda possui um comprimento de 90 cm e um corpo pendurado de massa igual a 2,0 kg. O período de oscilação desse pêndulo simples é igual a (use: π = 3,14 e a aceleração da gravidade como sendo g = 10 m/s² ):

As partículas da corda executam um movimento harmônico simples.

O movimento harmônico amortecido é aquele em que atuam, basicamente, duas forças: a elástica restauradora e a do atrito. Dependendo da relação de intensidade entre essas forças, o movimento recebe uma classificação. É correto afirmar que

No início do século XVII, o físico florentino Galileu Galilei propôs o problema do pêndulo fixado em A e que parte do ponto C, mas que é interrompido por um prego fixado no ponto F, quando a massa “m” está passando pelo ponto B, como pode ser verificado na figura a seguir.

Baseado nesse arranjo, calcule a distância “d” máxima entre o prego F e o ponto B para que o pêndulo, após se enroscar em F, consiga dar uma volta completa, descrevendo o semicírculo BPB’ com centro em F, e ultrapasse o ponto diametralmente oposto Bʹ.

Está correto o que se afirma em

A frequência do movimento (v) é igual a $\frac{2}{\pi }$ Hz.

A fase inicial do movimento ($\phi$₀) é igual a 0,5 rad.

Um oscilador harmônico simples é formado por um bloco de massa igual a 500 g ligado a uma mola. Quando posto em uma oscilação com uma amplitude de 20 cm, o oscilador repete o movimento a cada 0,25 s. Assim, de acordo com os dados, determine o módulo da força máxima que a mola exerce sobre o bloco e assinale a opção correta.

Um pêndulo simples de massa m (2 kg) e comprimento β (2 m) está ligado a um ponto material que se move verticalmente para cima com uma aceleração de 5 m/s². Considere que este pêndulo está próximo à superfície da Terra e que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s². Na figura abaixo está ilustrado esse pêndulo. Marque a alternativa que apresenta a equação de movimento para este pêndulo e o valor aproximado do período no regime de pequenas oscilações.

Considere o sistema apresentado a seguir, no qual o fio ideal de comprimento L suspende uma partícula com carga positiva de módulo q e massa m sujeita a ação de um campo elétrico uniforme $\overrightarrow{E}$ cuja direção com a horizontal é α. Devido às forças que atuam sobre a partícula, o fio é deslocado da posição vertical de um ângulo θ.

Sabendo-se que o sistema está em equilíbrio e que α e θ são complementares, qual é o valor de θ?

Dois pêndulos simples, A e B, são constituídos de massas idênticas penduradas por fios de comprimentos L_A e L_B, respectivamente. Os dois pêndulos oscilam sob o efeito do mesmo campo gravitacional. Se o período do pêndulo B é duas vezes o valor daquele do pêndulo A, qual das seguintes alternativas é verdadeira em relação aos comprimentos dos fios dos dois pêndulos?

O conceito de batimento é bastante utilizado em medicina, pois é um fator essencial para que uma pessoa viva de modo saudável. Em Física, o conceito de batimento é definido como sendo o efeito produzido por ondas sonoras que se propagam

A energia mecânica (E) do sistema é dada por E = $\frac{k{x}^2}{2}$ , em que k = mω².

Suponha que uma pequena esfera de massa m está presa na extremidade superior de uma barra de massa desprezível e tamanho a. A barra está inicialmente em repouso na posição vertical e, a partir de certo de instante, começa a tombar, conforme mostrado na figura abaixo.

O ângulo θ para o qual a barra não exerce pressão no ponto O do plano horizontal é:

Um metrônomo é um aparelho que marca o “andamento” de uma música através de pulsos que tocam sempre no mesmo intervalo de tempo. A frequência entre os pulsos, geralmente determinada em BPM (batidas por minuto) pode ser ajustada pelo músico para ajudá-lo com o compasso. Um músico, precisando marcar o compasso de uma música, na ausência de um metrônomo, se propôs a construir um pêndulo simples com um pedaço de barbante e um corpo de 20 g. Seu objetivo era que sempre que o objeto preso ao barbante chegasse a um ponto de maior amplitude ele contaria um pulso. Desse modo, para que o músico consiga utilizar o pêndulo desta maneira para marcar um compasso de 120 BPM, o tamanho do barbante deve ser de, aproximadamente:

Na natureza, encontram-se exemplos de sistemas físicos oscilantes que podem ser aproximados pela equação de um movimento harmônico simples, como a oscilação de um pêndulo em pequenos ângulos, a oscilação de um elétron em torno do núcleo e o deslocamento da corda de instrumentos musicais. Suponha que o deslocamento transversal de um ponto em uma corda seja descrito pela equação 𝑦 = (2 𝑐𝑚) . 𝑠𝑒𝑛[1,5 . 𝜋 − 8. 𝜋.𝑡]. Qual é o valor da frequência de oscilação dada em Hertz (Hz)?

O sistema conhecido como MHS (movimento harmônico simples) é uma das formas mais comuns de oscilações na natureza. Ele surge em vários fenômenos biológicos, químicos e físicos. Considere um sistema massa-mola ideal na vertical, submetido a um campo gravitacional uniforme, vertical para baixo e não-nulo. O gráfico da posição vertical do objeto preso à mola em função do tempo 𝑦(𝑡) é a curva tracejada (preta), enquanto que sua aceleração em função do tempo 𝑎(𝑡) é a curva sólida-contínua (vermelha). Nestas condições, o objeto foi largado inicialmente e sua massa vale 0,5 kg. Despreze a massa da mola e o atrito com o ar. Com base nestas informações, responda os itens abaixo, (V) para verdadeiro e (F) para falso. Todas as variáveis do problema no texto e gráfico estão em unidades do S.I.

I. A amplitude desse movimento vale 1 m, e sua frequência angular é 2 rad/s;

II. A gravidade neste local é aproximadamente igual a 4 m/s², e a constante elástica da mola é 2 N/m;

III. A energia mecânica total deste sistema massa-mola é constante;

IV. O módulo da posição de equilíbrio do corpo onde a força resultante é nula vale 1 m.

Assinale a seguir, a alternativa correta:

No momento em que o bloco está no ponto –A, a energia cinética do sistema é mínima.