Considere um oscilador harmônico simples (O.H.S) formado por um bloco de massa desconhecida e uma mola de constante elástica também desconhecida. Discuta uma maneira possível de estimar o período de oscilação do O.H.S utilizando apenas uma trena.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um Oscilador Harmônico Simples (O.H.S), que é basicamente um bloco preso numa mola. A massa do bloco e a constante da mola não sabemos, mas queremos descobrir quanto tempo leva para o bloco completar uma oscilação usando só uma trena. Vamos usar conceitos de física de movimento harmônico e medir alguns comprimentos com a trena para achar o período.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que é o período de oscilação. É o tempo que o bloco leva para ir de uma posição de máximo deslocamento até voltar. A fórmula do período para um O.H.S é:
Onde é a massa do bloco e é a constante da mola. Como não sabemos e , vamos precisar achar outra forma de relacionar essas variáveis usando a trena.

Passo 3

Vamos começar medindo a amplitude da oscilação, que é a distância máxima que o bloco se move a partir da posição de equilíbrio. Com a trena, marca o ponto mais alto e o mais baixo que o bloco alcança. A amplitude é metade dessa distância total.

Passo 4

Agora, vamos fazer várias oscilações e medir o tempo total para, por exemplo, 10 oscilações completas. Usa a trena para ajudar a medir o número de oscilações e um cronômetro simples para marcar o tempo total .

Passo 5

Com o tempo total para 10 oscilações, podemos calcular o período dividindo o tempo total pelo número de oscilações:
Isso nos dá uma estimativa do tempo que o bloco leva para completar uma oscilação.

Resposta

Usando a trena para medir a amplitude e um cronômetro para registrar o tempo de 10 oscilações, estimamos o período de oscilação do O.H.S como .

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Resposta: -