Enunciado

Quando o comprimento L do pêndulo de um relógio é mantido constante por meio do controle de sua temperatura, o período T do pêndulo depende da aceleração g da gravidade. O período variará um pouco à medida que o relógio for deslocado para diferentes posições na superfície da Terra, dependendo das variações de g. Acompanhando-se as variações de Δ T , podemos estimar a variação de g pela equação   T = 2 π L g 1 2   , que relaciona T, g e L.

a. Mantendo-se L constante e sendo g a variável independente, calcule d T e use-o para responder os itens (b) e ( c).

b. Se g aumenta, T aumentará ou diminuirá? Um relógio de pêndulo adiantará ou atrasará? Explique.

c. Um relógio cujo pêndulo mede 100 cm é deslocado de um lugar em que g = 980 cm/s2 para um novo local. Isso aumenta o período em d T = 0,001   s . Determine dg e estime o valor de g nesse outro lugar.

Passo 1

  1. Mantendo-se L constante e sendo g a variável independente, calcule d T e use-o para responder os itens (b) e ( c).

Vamos calcular d T , derivando a função T = 2 π L g 1 2 , sabendo que L é constante e g é variável:

d T = 2 π L - 1 2 g - 3 2 d g =   - π L g - 3 2   d g  

Passo 2

b. Se g aumenta, T aumentará ou diminuirá? Um relógio de pêndulo adiantará ou atrasará? Explique.

d T =   - π L g 3 2 d g  

Observe que pela função, se d g > 0   então d T < 0 (pelo sinal negativo). Então, se g aumenta, T   diminui.

Como T é o período do pêndulo, e ele diminui, o relógio adiantará.

Passo 3

  1. Um relógio cujo pêndulo mede 100 cm é deslocado de um lugar em que g = 980 cm/s2 para um novo local. Isso aumenta o período em d T = 0,001   s . Determine dg e estime o valor de g nesse outro lugar.

Substituindo os valores na função, temos:

d T = - π L g - 3 2   d g   → 0,001 = - π 100   980 - 3 2 d g

d g ≅   - 0,977     c m / s 2

E então: g ≅ 979   c m / s 2 .

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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