FACISB 2015 — questão 67 de Física

Gabarito DOndas — período do oscilador massa-molaProcesso Seletivo Medicina · Prova Objetiva
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 67 de Física do FACISB 2015

Enunciado em texto

Um objeto de massa MAM_A é apoiado em uma superfície de atrito desprezível e preso à extremidade livre de uma mola ideal de constante elástica kAk_A e que tem a outra extremidade fixada em uma parede, como mostra a figura.

[Figura: parede à esquerda; uma mola horizontal de constante kAk_A liga a parede ao bloco de massa MAM_A, apoiado sobre um piso horizontal.]

Deslocando-se o objeto da posição de equilíbrio e soltando-o a partir do repouso, o objeto passa a executar um movimento harmônico simples (MHS) de período T=2⋅πMAkAT = 2 \cdot \pi\sqrt{\frac{M_A}{k_A}}.

Se o objeto for substituído por outro de massa MA2\frac{M_A}{2} e a mola por outra de constante elástica 2⋅kA2 \cdot k_A e mantidas as demais condições, ao ser posto para executar um MHS, o sistema assim formado oscilará com um período igual a

(A) T

(B) T4\frac{T}{4}

(C) 4⋅T4 \cdot T

(D) T2\frac{T}{2}

(E) 2⋅T2 \cdot T

(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2015 — FACISB/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o novo período com metade da massa e o dobro da constante da mola.

Passo 1 — substituir na fórmula.

T′=2πMA/22 kA=2πMA4 kAT' = 2\pi\sqrt{\frac{M_A/2}{2\,k_A}} = 2\pi\sqrt{\frac{M_A}{4\,k_A}}

Passo 2 — tirar o 4 da raiz.

T′=12⋅2πMAkA=T2T' = \frac{1}{2} \cdot 2\pi\sqrt{\frac{M_A}{k_A}} = \frac{T}{2}

Conferindo pelo sentido físico: massa menor tem menos inércia, e mola mais dura puxa mais forte. As duas mudanças deixam a oscilação mais rápida, então o período tinha de diminuir.

⚠️ A armadilha: esquecer a raiz quadrada. A razão M/k fica dividida por 4, e quem não tira a raiz responde T/4 (alternativa B).

A ideia em uma frase: no massa-mola, T ∝ √(m/k): dividir m/k por 4 divide o período por 2.

Resposta: alternativa D (T/2).

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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