Enunciado

Um bloco de madeira, cuja densidade relativa à água é p, tem as dimensões a, b e e. Enquanto flutua na água, com o lado a na vertical, o bloco é empurrado para baixo e abandonado. Calcule o período da oscilação resultante.

Passo 1

Faaala, galera!!! Tomemos como sentido positivo de deslocamento do bloco verticalmente para baixo. Vamos chamar de h o comprimento do bloco sob a água quando ele estiver em equilíbrio. Nesta situação teremos que a força líquida será nula:

m g - F e x m p u x o = 0 ⇒ m g = ( v * ρ ) * g = ( b c h ρ ) * g

Se aumentarmos o deslocamento x do barco de sua posição de equilíbrio, o comprimento do barco abaixo da água será h + x. Nesta nova situação, a força descendente não será mais nula:

F = m g - F ' = m g - ( v * ρ ) * g = m g - ( b c h ρ ) * g

Substituindo nesta expressão a relação entre o peso do cilindro e a altura h:

F = ( b c h ρ ) * g * x

Vemos que a força é do tipo elástico com uma constante elástica:

k = - ( b c ρ ) * g

Logo, teremos o período de oscilação constante:

T = 2 π / ω = 2 π m / k = 2 π a b c ρ / b c ρ 0 g = 2 π ( ρ / ρ 0 ) * ( a / g )

Resposta

T = 2 π ( ρ / ρ 0 ) * ( a / g )

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