FÍSICA - Oscilações e ondas

Um objeto é abandonado a partir do repouso, preso a uma mola de constante elástica K = 400 N/m, fazendo com que ela fique distendida no ponto de maior elongação. Ao ser solto, o objeto adquire movimento harmônico simples fazendo oscilações entre os pontos de maior e menor elongação da mola. Determine o valor da energia mecânica no ponto inicial no movimento, sabendo que sua elongação máxima nesse ponto é de 20 cm.

Um violão possui cordas de espessuras (materiais) e de comprimentos diferentes. Cada corda vibra produzindo um movimento oscilatório chamado harmônico. Na figura, uma corda de violão de 30 cm de comprimento vibra no 3° harmônico produzindo um som de frequência conhecida. Determine a frequência produzida no modo fundamental dessa mesma corda de violão.

(Dado: velocidade do som no ar = 330 m/s)

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Uma partícula desenvolve um movimento harmônico simples utilizando a equação:

com unidades no SI.

Determine o módulo da máxima velocidade obtida por essa partícula em km/h.

Um pêndulo simples foi colocado em um ponto estratégico durante uma feira em um shopping center para que as pessoas pudessem ver seu funcionamento e também manuseá-lo. O pêndulo possui um fio de 40 m de comprimento e massa de 50 kg. Sabendo que a aceleração da gravidade local é de 10 m/s², determine o período de oscilação e a força de tração aplicada no fio no ponto mais baixo quando ele se encontra em repouso. 

(ITA-SP) Um cubo de 81,0 kg e 1,00 m de lado flutua na água cuja massa específica é r = 1 000 kg/m³. O cubo é então calcado ligeiramente para baixo e, quando liberado, oscila em um movimento harmônico simples com uma certa frequência angular. Desprezando-se as forças de atrito e tomando g = 10 m/s², essa frequência angular é igual a:

(Ufal) Um relógio de pêndulo é construído tal que o seu pêndulo realize 3 600 oscilações completas a cada hora. O relógio está descalibrado, de modo que o pêndulo oscila em um movimento harmônico simples de frequência angular igual a  rad/s. Nessa situação, ao final de 3 600 oscilações completas do pêndulo terão se passado:

Um garoto prende um carrinho de massa 16 kg em uma mola de constante elástica K = 100 N/m, que está fixa em uma viga no teto de sua casa. Ao comprimir a mola com o carrinho, esta passa a executar um movimento harmônico simples, fazendo com que o carrinho se movimente oscilando na mesma direção (vertical), num movimento de sobe e desce.

Para esse movimento, determine o período de oscilação desse sistema massa mola, feito por esse garoto. 

Um dos casos mais interessantes da história chama-se “Caso da Ponte Tacoma Narrows”. Aconteceu, no fatídico verão de 1940, um fenômeno inusitado de colapso na Ponte de Tacoma.

 Ponte de Tacoma Narrows

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Devido ao vento que existia naquele dia, a ponte começou a vibrar de maneira inusitada fazendo com que sua estrutura se rompesse pouco tempo depois. O fenômeno que ocorreu na ponte está relacionado com a sua frequência natural associada à frequência do vento local e uma força periódica externa.

Quando o vento vibra na frequência natural da ponte, existe uma amplificação do movimento vibratório da mesma, podendo levar ao colapso. Foi o caso de Tacoma, em 1940. Qual fenômeno está relacionado a esse aumento na amplitude de vibração?

A tecnologia no amortecimento dos tênis para que fiquem mais leves e mais ágeis vem sendo procurada desde os primeiros modelos de tênis (1832). O amortecimento permite que um material elástico se deforme e retorne ao tamanho original em frações de segundos, para que possa ser utilizado posteriormente na próxima passada. Determine a energia potencial elástica no impacto com o solo sabendo que para uma pessoa de 60 kg a força média de impacto é de 1.200 N e que o material se deforma em 20 mm.

Em um experimento de laboratório, um professor pendura várias esferas idênticas numa sequência de tamanhos das cordas proporcionais, da menor para a maior e coloca todas para oscilarem ao mesmo tempo e do mesmo ponto inicial. Depois de um certo tempo, cada esfera está oscilando em um período diferente, formando ondas no ar, e o professor pergunta aos alunos qual o principal motivo da diferença na oscilação. Qual resposta abaixo seria correta em relação a esse movimento de oscilação?

Na fala humana produzimos sons com diferentes timbres e diferentes frequências, porém a voz e o som que emitimos possui um padrão de movimento oscilatório constante, fazendo com que, ao produzir a fala, tenhamos uma superposição de frequências distintas. Ao ouvirmos esse som conseguimos distinguir o som de menor frequência. Supondo que uma mulher consiga produzir na fala 1.000 perturbações em um tempo de 5 segundos, qual seria a sua frequência em Hz e rpm?

Supondo que a flauta é um tubo sonoro aberto e no 4° harmônico o som é produzido na nota sol (390 Hz), determine o comprimento de onda dessa nota, sendo a velocidade do som no ar de 330 m/s, aproximadamente.

Para afinação de um instrumento musical utilizamos um dispositivo chamado diapasão. O diapasão utiliza uma onda vibratória na frequência da nota Lá de um instrumento musical, seja ele de corda, sopro, entre outros. No violão e na guitarra, por exemplo, a afinação no diapasão faz com que cada corda tenha que vibrar a 440 vezes por segundo. Devido à tensão de cada uma ser diferente, cada uma fica com o tom diferente, ou seja, afinadas segundo o Lá, normalmente em 440Hz.

Dadas as alternativas abaixo, qual corresponde a uma nota musical mais aguda que a nota utilizada para afinação de um instrumento musical?

Nos parques de diversão do mundo inteiro um dos brinquedos mais divertidos e de fácil acesso a qualquer idade é o barco viking. Esse barco representa um objeto pendurado que oscila com um certo período em um mesmo ponto. Ele pode ter vários tamanhos, cores e formas diferentes, mas o princípio de movimento é o mesmo.

Em um parque de diversões localizado em uma cidade turística brasileira, o barco fica pendurado em cabos de 10 m de comprimento em relação ao ponto fixo e oscila com aceleração da gravidade de 10 m/s². Determine o período de oscilação desse barco.

Um relógio de pêndulo antigo, como o da figura, utilizava um fio de comprimento 50 cm para fazer oscilar o objeto e, consequentemente, marcar o horário determinado. Durante o transporte para uma nova residência, o relógio teve o pêndulo quebrado e o comprimento dele foi alterado para 40 cm. Qual a relação entre os períodos fornecidos nos dois casos inicial e final? O relógio começa a atrasar ou a adiantar com essa troca? (g = 10 m/s²)

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A figura a seguir mostra uma onda transversal que se movimenta da esquerda para a direita. 

Considerando que a velocidade de propagação da onda é igual a 20 m/s, a frequência de oscilação valerá: