- Marque suas respostas nas caixas acima.
1 (6 pontos) Um pendulo, consistindo de uma esfera de massa
e um fio de comprimento
é levemente deslocado para a direita de um pequeno ângulo, até atingir uma altura de
acima da sua posicão mais baixa. O pendulo é solto dessa posição e entăo começa a oscilar. (a) Calcule o valor da tensão no fio quando o pendulo passa pelo posição mais baixa
(a) (A)
, (B)
, ©
, (D)
, (E)
, (F)
, (G)
, (H)
, (I)
, (J)
, (K)
, (L)
, (M)
, (N)
, (O)
,
1 (6 pontos) Um pendulo, consistindo de uma esfera de massa
(a) (A)
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício sobre pêndulo que envolve calcular a tensão no fio quando ele está na posição mais baixa. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de força gravitacional e força centrípeta. Vamos dividir em passos para facilitar!
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que acontece com o pêndulo. Quando ele é puxado para um lado e depois solto, ele ganha energia potencial que se transforma em energia cinética na posição mais baixa. A energia potencial é dada por
, onde
é a massa,
é a aceleração da gravidade e
é a altura.
Passo 3
A energia cinética na posição mais baixa é
. Como a energia potencial se converte totalmente em energia cinética, podemos igualar as duas:
Simplificando, temos:
Passo 4
Agora, queremos encontrar a tensão no fio na posição mais baixa. A tensão
é a soma da força gravitacional
e da força centrípeta necessária para manter o movimento circular:
Substituímos
por
:
Passo 5
Vamos inserir os valores fornecidos:
- Massa
- Comprimento
- Altura
- Aceleração da gravidade
Calculando
:
Calculando
:
Passo 6
Somando as duas forças:
Resposta
A tensão no fio quando o pêndulo passa pela posição mais baixa é aproximadamente 0,602 N.