Um malabarista de 81   k g está pendurado por uma corda com constante elástica de 270   N / m , que pode ser modelada como uma mola. O malabarista, liberado quando a corda não está esticada, desce uma distância H até parar. A amplitude de oscilação será:

a) 1,5   m

b) 2,0   m

c) 3,0   m

d) 5,0   m

e) 6,0   m

Passo 1

Fala pessoal, vamos resolver mais uma questão de física 2 da POLI!

Nesse problema sobre MHS vamos usar principalmente a conservação da energia! O malabarista é abandonado do repouso na posição em que a mola está relaxada. Nessa situação, sua energia é exclusivamente potencial gravitacional.

Conforme ele cai, a energia potencial gravitacional diminui e as energias potencial elástica e cinética vão aumentando. Vai chegar um momento em que a velocidade vai ser nula e a deformação da mola vai ser máxima (esse é o ponto de retorno da trajetória). Nessa situação, sua energia é exclusivamente potencial elástica.

Note que a altura inicial H dele com relação a essa posição final de retorno é igual a a deformação da mola. Igualando as energias:

m g H = k H 2 2

Portanto,

H = 2 m g k

Passo 2

Substituindo os valores k = 270   N / m e m = 81   k g :

H = 2 ⋅ 81 ⋅ 10 270 = 6,0   m

Usei g = 10   m / s 2 pois esse valor era dado no formulário da prova!

Queremos saber a amplitude do movimento. Note que nos dois pontos que analisamos a velocidade dele é nula: são pontos de retorno! Ele vai ficar oscilando entre esses dois pontos cuja distância é H = 6,0   m . Portanto, a amplitude do movimento é

A = H 2 = 3,0   m

A resposta está na alternativa C 😊

Resposta

Alternativa C.

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