EsPCEx 2020/2021 — questão 24 de Física

Enunciado em texto
Um ponto material oscila em torno da posição de equilíbrio O, em Movimento Harmônico Simples (MHS), conforme o desenho abaixo. A energia mecânica total do sistema é de 0,1 J, a amplitude da oscilação é de 10,0 cm e o módulo da máxima velocidade é de 1 m/s. Os extremos da trajetória desse movimento têm velocidade igual a zero (v = 0).
Desprezando as forças dissipativas a frequência da oscilação em Hertz (Hz) é:
[Figura: bloco preso a uma mola horizontal, presa a uma parede à esquerda, oscilando sobre um piso. Estão marcadas a posição de equilíbrio O e as duas posições extremas, com v = 0. Desenho ilustrativo – fora de escala.]
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(Enunciado e figura: EsPCEx — Concurso de Admissão 2020/2021, 1º dia, Modelo A.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola Preparatória de Cadetes do Exército (EsPCEx), do Exército Brasileiro.
Resolução comentada
O que a questão pede: a frequência do MHS, a partir da amplitude e da velocidade máxima.
Caminho direto. No MHS, a velocidade máxima (no ponto O) é :
Conferindo pela energia: J dá m = 0,2 kg. Também , que dá k = 20 N/m. Então rad/s. Bate.
⚠️ A armadilha: parar em ω = 10 e esquecer de dividir por 2π, ou usar a amplitude em centímetros (10 em vez de 0,10 m).
A ideia em uma frase: no MHS, v_máx = ω·A; a frequência é ω/2π.
Resposta: alternativa C.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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