OBF 2025 (1ª fase, Nível I) — questão 12 de Física
Enunciado em texto
Em cidades sujeitas a ventos fortes ou tremores de terra, alguns arranha-céus modernos utilizam pêndulos gigantes como forma de proteção. Esses pêndulos pesados, chamados de amortecedores de massa sintonizada, ficam presos próximos ao topo dos prédios e são projetados para oscilar em sentido contrário ao movimento do edifício.
O objetivo é reduzir a amplitude das oscilações do prédio e aumentar a segurança das pessoas dentro dele.
[Figura: desenho de um arranha-céu apoiado no chão, com uma esfera pesada pendurada por um fio perto do topo, dentro do prédio.]
Um estudante faz as seguintes considerações sobre o funcionamento do pêndulo:
I. Ao oscilar em sentido contrário à estrutura do edifício, o pêndulo absorve energia da oscilação, diminuindo a amplitude do movimento do prédio.
II. O pêndulo oscila na direção oposta à do vento ou da onda sísmica.
III. O amortecimento do pêndulo converte sua energia cinética em energia térmica, que é dissipada sem comprometer a estrutura da edificação.
São fisicamente corretas apenas as considerações:
(a) Apenas I
(b) Apenas II
(c) Apenas III
(d) Apenas I e II
(e) Apenas I e III
(Enunciado e figura: Olimpíada Brasileira de Física 2025, 1ª fase, Nível I — SBF.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Sociedade Brasileira de Física (SBF), Olimpíada Brasileira de Física.
Resolução comentada
O que a questão pede: como o pêndulo gigante no topo do prédio diminui o balanço do edifício.
Passo 1 — como o pêndulo funciona. O pêndulo é construído para oscilar com o mesmo ritmo (a mesma frequência) do balanço natural do prédio; por isso se chama “sintonizado”. Quando o prédio vai para um lado, o pêndulo vai para o outro, e o fio puxa o topo do prédio no sentido contrário ao do balanço, freando-o.
Passo 2 — consideração I. Correta. Ao balançar ao contrário do prédio, o pêndulo recebe a energia da oscilação do edifício. O prédio fica com menos energia de oscilação, e a amplitude (o tamanho do balanço) diminui.
Passo 3 — consideração II. Errada. O que define o movimento do pêndulo é o movimento do prédio: ele oscila em oposição ao balanço da estrutura, indo e voltando. Não há uma relação com “a direção oposta à do vento” ou da onda sísmica: o vento sopra sempre para o mesmo lado, e mesmo assim o pêndulo vai e volta.
Passo 4 — consideração III. Correta. Se o pêndulo só guardasse a energia, ele a devolveria ao prédio depois. Por isso ele é ligado a amortecedores (como os de carro), que freiam o seu movimento e transformam a energia cinética em energia térmica, que se espalha no ambiente sem danificar a estrutura.
⚠️ A armadilha: marcar (D) confundindo “contrário ao movimento do prédio” com “contrário ao vento”. O pêndulo responde ao balanço do edifício, não à direção de onde vem o vento.
A ideia em uma frase: o pêndulo sintonizado balança ao contrário do prédio, retira a energia do balanço e os amortecedores a transformam em calor.
Resposta: alternativa E (apenas I e III).
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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