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1 Lista de exercícios – Movimento harmônico simples 1. A Terra demora 1 ano para completar uma volta ao redor do Sol. Este é chamado um movimento periódico e 1 ano é o período do movimento. Qual é a frequência do movimento da Terra em torno do Sol? Considere 1 ano = 365 dias. Resposta: 3,17 x10-8 Hz 2. Um pêndulo demora 0,5 segundo para restabelecer sua posição inicial após passar por todos os pontos de oscilação, qual sua frequência? Resposta: 2 Hz 3. Um oscilador massa-mola tem amplitude do movimento de 2 mm, pulsação de 2π, e não existe defasagem de fase. Quando t=10 s, qual a elongação do movimento? Resposta: 2 mm 4. Dada a função horária da elongação: Sabendo que todos os valores se encontram em unidades do SI responda: a) Qual a amplitude do movimento? b) Qual a pulsação do movimento? c) Qual o período do movimento? d) Qual a fase inicial do movimento? e) Quando t=2 s qual será a elongação do movimento? Resposta: a) 3 m, b) 5π, c) 0,4 s, d) π/4, e) 2,12 m 5. Qual a força exercida em um oscilador massa-mola de amplitude 0,3 m, com massa 0,5 kg, tendo um período de 3 segundos, no momento em que sua elongação é máxima? Resposta: - 0,65 N 6. Qual deve ser a constante elástica de uma mola para que, quando colocada em um oscilador massa-mola horizontal, considerando a força máxima admissível igual a 100 N, suporte um movimento de uma massa de 2 kg em uma amplitude de 1 m? Resposta: 100 N/m 7. Qual o período e a frequência de um pêndulo simples, que tem comprimento de 0,25 m? Considere g=10 m/s². Resposta: 0,99 s e 1,01 Hz 8. Um bloco cuja massa m é 680 g está preso a uma mola cuja constante elástica k é 65 N/m. O bloco é puxado sobre uma superfície sem atrito por uma distância x = 11 cm a partir da posição de equilíbrio em x=0 e liberado a partir do repouso no instante t=0. a) Quais são a frequência angular, a frequência e o período do movimento resultante? b) Qual é a amplitude das oscilações? 2 c) Qual é a velocidade máxima vm do bloco e onde se encontra o bloco quando tem essa velocidade? d) Qual é o módulo am da aceleração máxima do bloco? e) Qual é a constante de fase φ do movimento? f) Qual é a função deslocamento x(t) do sistema bloco-mola? Resposta: 9. Em t=0, o deslocamento x(0) do bloco de um oscilador linear, como o da figura a seguir, é - 8,50 cm. A velocidade do bloco v(0) nesse instante é - 0,920 m/s, e a aceleração a(0) é +47 m/s2. a) Qual é a frequência angular ω desse sistema? b) Quais são os valores da constante de fase φ e da amplitude xm? Resposta: 10. Um oscilador consiste em um bloco de massa de 512 g preso a uma dada mola. Ao oscilar com amplitude de 34,7 cm, ele repete seu movimento a cada 0,484 s. Encontrar: a) o período b) a frequência c) a frequência angular d) a constante da força e) a velocidade máxima f) a força máxima exercida no bloco. Resposta: 11. a) No movimento harmônico simples, quando o deslocamento for igual à metade da amplitude xm, que fração da energia total será cinética e que fração será potencial? b) Para que valor do deslocamento metade da energia será cinética e metade será potencial? Resposta: a) fc = ¾ e fp = ¼, b)