Questões de Concurso Sobre movimento harmônico em física

Pêndulos, cristais de quartzo de um relógio e vibrações sonoras produzidas por um instrumento musical são exemplos de movimentos que se repetem. Considere um sistema vibrante que executa oscilações descritas pela função aceleração a=-4π² cos(2πt + π).
Com base na função que descreve o movimento mencionado, qual alternativa apresenta corretamente as respectivas funções posição e velocidade?

Dentre os temas de maior relevância e aplicabilidade cotidiana da física está o estudo das oscilações. Vivemos em um mundo vibrante, que oscila através da análise da frequência cardíaca, da detecção de terremotos ou ainda da utilização de amortecedores prediais e veiculares, sendo a versão mais simplificada de uma oscilação feita através do Movimento Harmônico Simples (MHS) em sistemas massa-mola.



Considere uma mola horizontal mantida fixa na extremidade esquerda. Ao ligar-se um dinamômetro na extremidade livre da mola, deslocando-a 0,05m, verifica-se uma leitura de 10N. Ao remover o dinamômetro, é introduzido um corpo de massa m = 0,5Kg, o qual é puxado 0,02m na horizontal e libertado para mover-se em MHS.
Nesse sistema, qual a frequência angular e o período de oscilação correspondente, em unidade do SI, respectivamente?

Um ponto material realiza movimento harmônico simples sobre um eixo OX, sendo sua equação horária em função do tempo:



Nessas condições, em t = 2 segundos, a velocidade escalar e a aceleração escalar do ponto material no eixo X são

Os sistemas que oscilam em movimento harmônico simples (MHS) são movimentos periódicos nos quais a aceleração e a força resultante são proporcionais e opostas ao deslocamento.

Sobre o tema, analise as afirmativas a seguir.

I. O movimento harmônico simples (MHS) é o movimento de qualquer sistema que oscila periodicamente e indefinidamente sem atuação de forças externas dependentes do tempo. Um exemplo de sistema em MHS é o sistema massamola, sem forças externas.

II. O movimento harmônico simples (MHS) é importante porque muitos sistemas físicos, como oscilações mecânicas e ondas sonoras, podem ser modelados como movimentos harmônicos simples.

III. O movimento oscilatório é aquele que, em algum momento, o movimento do corpo muda de sentido. Essa inversão se dá quando a velocidade do corpo se anula mudando, em seguida, de sentido.

Está correto o que se afirma em

Para a realização de uma aula prática sobre ondas estacionárias, um docente escolheu o experimento de uma corda vibrante, representado na figura a seguir:





Ao configurar o gerador de funções para uma frequência de 54 Hz, evidencia-se que a corda vibra formando três ventres e quatro nós. A partir da análise do experimento, infere-se que o primeiro harmônico da onda estacionária pode ser observado quando a frequência no gerador de ondas for ajustada para

Durante uma aula sobre acústica, o professor explica que dois instrumentos musicais diferentes, como um violino e uma flauta, podem tocar a mesma nota musical (mesma frequência fundamental) com a mesma intensidade, mas ainda assim produzir sons que o ouvinte percebe como distintos. Esse fenômeno é estudado a partir das qualidades fisiológicas do som. Assinale, a seguir, a diferença percebida entre os sons do violino e da flauta.

A engenharia de pontes avançou, significativamente, após eventos como o colapso da Ponte Tacoma Narrows, em 1940, causado por oscilações perigosas que não foram devidamente previstas. 

Fonte: Public Domain. Disponível em: https://www.sohu.com/a/127174005_455225.

Tais incidentes levaram ao uso do modelo de oscilador harmônico simples para estudar e compreender o comportamento dinâmico de sistemas massa-mola em estruturas como cabos de pontes. Durante testes de resistência realizados nos cabos de uma ponte moderna, os engenheiros modelaram um sistema massa-mola ideal para analisar o comportamento vibratório. Esse sistema é composto por: 

        • Uma massa m = 50Kg. 

        • Uma mola com constante elástica K = 4000 N/m. 

A massa é inicialmente deslocada de sua posição de equilíbrio, ao ser solta, inicia um movimento oscilatório simples. Com base nas condições fornecidas, determine o valor da frequência angular (ω) das oscilações desse sistema, expressa em radianos por segundo. 

Considere: 

Os osciladores harmônicos quando submetidos a forçamentos harmônicos, em regime permanente, respondem com mesma frequência da excitação. Porém, a amplitude depende intimamente da relação entre a frequência natural do sistema (w_n) e a frequência do forçamento (w).

Com relação à resposta de osciladores harmônicos a forçamentos também harmônicos, a razão de amplificação da excitação forçada 

Com base na teoria sobre osciladores harmônicos podemos afirmar que o movimento de um sistema pode ser descrito com base nos seus modos de vibração e frequências naturais. 

Para um determinado sistema, os modos de vibração (v₁ e v₂) e suas respectivas frequências naturais (w₁ e w₂) são dadas por: 




Sendo C₁,C₂,∅₁ e ∅₂ constantes, assinale a opção que indica a equação de movimento x(t) desse sistema. 

A energia de um oscilador harmônico amortecido subcriticamente tem a seguinte forma funcional 

Quanto tempo esse oscilador leva para perder 75% da sua energia inicial? Para efeitos de cálculo, considere que ln 5 =1,61, ln 3 =1,10 e ln 2 =0,69.

Em um dado sistema elétrico, a corrente elétrica oscila, temporalmente, de acordo com a expressão i(t) = 6sen(5t), com o tempo medido em segundos (s) e a corrente elétrica em Ampère (A). Sobre esse sistema físico, dadas as afirmativas,

I. O pico de corrente elétrica vale 6 A.

II. O período de oscilação varia no decorrer do tempo.

III. A tensão elétrica é constante ao longo do tempo.

verifica-se que está/ão correta/s

Uma corda tensa de 20 cm de comprimento, com as duas extremidades fixas, é posta a vibrar com uma frequência de 60 Hz de modo a formar 6 nodos e 5 ventres. De acordo com a situação descrita, a velocidade de propagação dessa onda, em m/s, corresponde a:

Um pêndulo de 3,0 kg de massa e comprimento ℓ = 6,0 m é abandonado do repouso na posição A, numa região em que g = 10 m/s² conforme a figura a seguir.




Desprezando-se a resistência do ar, a intensidade da força de tração no fio, em Newtons, ao passar pela posição B, é:

A figura a seguir representa seis pêndulos simples, que estão oscilando num mesmo local (os comprimentos das cordas não são mostrados em escala, mas os seus valores podem ser visualizados nas marcações à esquerda):



Considerando que o pêndulo de referência R executa uma oscilação completa em 2,0s, podemos afirmar que o pêndulo que executa uma oscilação completa em 1,0s é o:

Um bloco é preso numa mola sobre uma mesa lisa sem atrito. O bloco é deslocado da posição de equilíbrio da mola de tal forma que a sua posição Y varia com o tempo, como mostra o gráfico abaixo.




Sobre o movimento do bloco é possível afirmar que:

Jéssica, técnica de laboratório de Física, foi verificar a qualidade do fio comprado para realizar experimentos com pêndulo. Ela amarrou uma esfera pequena de massa m numa extremidade do fio e a outra extremidade do fio foi amarrada em um suporte. Jéssica esticou o fio de forma que ele fez um ângulo β com a vertical, como mostra a figura, e soltou a esfera. Ela observou que o fio se rompeu quando a esfera passou pelo ponto P.




Dessa forma, Jéssica pode concluir que:

Um objeto é posto a oscilar quando preso a uma mola e executa um movimento harmônico simples (MHS). As figuras exibem os gráficos correspondentes à posição, velocidade e aceleração do objeto no MHS em função do período.





A partir dos gráficos, avalie as seguintes afirmações em relação ao objeto:
I - tem aceleração e velocidade nulas quando ele está na posição zero. II - tem velocidade nula quando foi liberado para oscilar e com módulo da aceleração máxima. III - passa pela posição de equilíbrio com aceleração máxima e velocidade nula. IV - tem energia cinética máxima ao passar pela posição de equilíbrio e energia elástica nula.

Está correto apenas o que se afirma em