UEL 2020 — questão 52 de Física
Enunciado em texto
A figura a seguir mostra a estrutura de um Relógio de Pêndulo exposto no Museu de Ciências britânico. Planejado por Galileu Galilei, seu princípio de funcionamento é baseado na regularidade da oscilação (isocronismo) de um pêndulo.
[Foto: um mecanismo de relógio antigo, de metal, com engrenagens dentadas presas a uma armação vertical; à direita, uma haste longa e fina desce até um peso, o pêndulo.]
Pêndulo de Galileu
collection.sciencemuseum.org.uk
Supondo que um “relógio” semelhante ao da figura foi construído e calibrado para funcionar em uma temperatura padrão de 18 °C, mas que está exposto numa cidade cuja temperatura média no verão é de 32 °C e no inverno é de 14 °C, é correto afirmar que esse relógio
a) atrasa no inverno devido ao aumento da massa do pêndulo.
b) adianta no verão devido ao aumento da massa do pêndulo.
c) adianta no inverno devido à diminuição da frequência de oscilação.
d) atrasa no verão devido à diminuição da frequência de oscilação.
e) funciona pontualmente no inverno e no verão, pois a frequência é invariável.
(Enunciado e figura: Vestibular UEL 2020, 1ª fase — COPS/UEL.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).
Resolução comentada
O que a questão pede: o que acontece com o relógio de pêndulo quando a temperatura sobe (verão) ou desce (inverno) em relação à de calibração, 18 °C.
Passo 1 — o período do pêndulo. Para pequenas oscilações,
O período depende do comprimento L e de g. Não depende da massa — e, de todo modo, a massa não muda com a temperatura. Isso já elimina (A) e (B).
Passo 2 — o verão (32 °C). A haste se dilata: L aumenta, o período T aumenta e a frequência diminui. O pêndulo faz menos oscilações por hora do que deveria, e o relógio, que conta oscilações, marca menos tempo do que passou: atrasa.
Passo 3 — o inverno (14 °C). A haste se contrai: L diminui, a frequência aumenta e o relógio adianta.
Passo 4 — conferir. A (D) diz “atrasa no verão devido à diminuição da frequência”: é o Passo 2.
Conferindo a ordem de grandeza: com uma haste de aço (), no verão e o período aumenta cerca de , ou seja, uns 7 segundos de atraso por dia. Pouco, mas um relógio que atrasa 7 s todo dia acumula mais de 3 minutos num mês.
⚠️ A armadilha: a (C). O fato está certo (o relógio adianta no inverno), mas a causa está errada: no inverno a frequência aumenta, não diminui. Confira sempre o efeito e a explicação.
A ideia em uma frase: calor alonga a haste, o pêndulo fica mais lento e o relógio atrasa; frio encurta a haste e o relógio adianta — a massa não tem nada a ver.
Resposta: alternativa D (atrasa no verão, porque a frequência diminui).
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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