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

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.

Foi construído um pêndulo com 20 metros de comprimento, e o mesmo foi posto para oscilar em uma localidade em que o campo gravitacional da Terra vale, aproximadamente, 10 m/s². Nestas condições, o período de oscilação deste pêndulo vale

O relógio mostrado abaixo é chamado de Relógio de Pêndulo ou pêndulo que bate segundos, o que significa que o período desse pêndulo, considerado simples, é igual a 1,0 (um) segundo, aqui na Terra.

(https://traumartes.wordpress.com/produtos/relogios/)

Imaginemos que esse relógio seja levado para a Lua, cuja aceleração da gravidade na superfície equivale a 1/6 da aceleração da gravidade na superfície da Terra, logo o período desse relógio tem um valor próximo de:

Um oscilador harmônio simples, consiste em uma mola atuante sobre um corpo que desliza sobre uma superfície horizontal lisa. Se a massa do corpo é dobrada, então:

A Figura 1, a seguir, mostra um bloco preso a duas molas de mesma constante elástica K = 64 N/m associadas em série, podendo oscilar em MHS na vertical e com período de 4,8 s. Na Figura 2, o mesmo corpo é preso às mesmas duas molas, só que agora associadas em paralelo e também posto a oscilar em MHS verticalmente. Desprezando todas as forças resistentes, determine o período de oscilação na situação da Figura 2.

Desprezadas a resistência do ar e as demais forças dissipativas, um fio inextensível com uma massa presa a ele é um exemplo de Pêndulo Simples, e seu uso é muito empregado nos laboratórios de Física para medir o valor da aceleração da gravidade local. Numa atividade de laboratório, deseja-se obter a maior precisão no valor de g; para isso, deve-se

A figura, a seguir, mostra um pêndulo cônico Esse aparato consiste de uma massa m = 30 g suspensa por um fio de comprimento L = 1 m movendo-se em um círculo horizontal com velocidade constante, com o fio formando um ângulo = 60^º com a vertical. Com o movimento, é formado um círculo de raio r.

Considerando a aceleração da gravidade aproximadamente igual a 10 m/s² e o aparato mostrado na figura, analise as assertivas a seguir e marque a opção correta.

Em um experimento realizado no Laboratório de Física, um planador foi colocado preso a uma mola, cuja outra extremidade foi fixada num dos extremos de um trilho de ar nivelado. Em seguida, o planador foi deslocado em 10𝑐𝑚 da posição de equilíbrio e liberado, a partir do repouso. Verificou-se que o planador passou a oscilar em movimento harmônico simples com período de 2,0𝑠. A partir dessas informações, podemos afirmar que a velocidade máxima do planador vale:

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)?

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

Um oscilador simples de massa m é amortecido pela ação de uma força amortecedora F_a que é função linear da velocidade v do oscilador, tal que F_a = -bv, sendo b uma constante positiva. Sendo o parâmetro de amortecimento β = b/2m, qual deve ser a relação entre esse parâmetro de amortecimento β com a frequência natural de oscilação do sistema na ausência do amortecimento ω0​, para que o movimento do oscilador seja do tipo subamortecido?

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: