Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 15.Problemas Adicionais - Ex. 96
Uma aranha fica sabendo se sua teia capturou um inseto (uma mosca, por exemplo) porque os movimentos do inseto fazem oscilar os fios da teia. A aranha pode avaliar até mesmo o tamanho do inseto pela frequência das oscilações. Suponha que um inseto oscila no fio de captura como um bloco preso a uma mola. Qual é a razão entre a frequência de oscilação de um inseto de massa e a frequência de oscilação de um inseto de massa ?
Passo 1
Beleza, podemos praticamente ignorar toda essa história de teia, já que a questão permitiu que tratássemos o inseto como se fosse um bloco preso a uma mola.
Então a pergunta fica: qual é a razão entre as frequências de oscilação de dois blocos, um de massa , e o outro de massa ?
Passo 2
Bom, a fórmula que a gente conhece relacionando frequência com massa é essa aqui:
Onde é a constante elástica da mola. Mas cuidado! é a frequência angular, e o que queremos é a frequência de oscilação .
Por sorte também conhecemos a relação entre essas duas grandezas:
E a nossa fórmula fica:
Agora já podemos substituir os valores.
Passo 3
A frequência do bloco de massa vai ser simplesmente:
E a do bloco de massa vai ser:
E a razão entre as duas:
Primeiro cortando o :
Agora é só fazer uma divisão de frações (multiplicando a primeira pelo inverso da segunda):
E a razão fica:
Pronto!
Resposta
A razão é .