Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 14.Exercícios e Problemas - Ex. 54
54. Diz-se que Galileu descobriu um princípio básico do pêndulo – o de que o período independe da amplitude – usando sua pulsação para medir o período das oscilações dos candelabros de uma catedral, postos em movimento pela brisa. Suponha que uma oscilação de um candelabro leve .
a. Qual é o comprimento da corrente do candelabro?
b. Que valor de velocidade máxima atinge o candelabro se sua posição angular máxima, em relação à vertical, é de ?
Passo 1
a) Bom! Essa primeira letra é moleza! Já estamos cansados de saber que o período de oscilação de um pêndulo é dado por...
Sendo assim, considerando que o candelabro tem comportamento pendular, na verdade, vai ser o comprimento da corrente do candelabro e justamento o que queremos obter aqui.
Logo, isolando ...
E substituindo os valores numéricos adequados...
Obtemos a resposta pra essa primeira parte!
Passo 2
b) Nessa letra, estamos nos deparando com talvez, a questão mais repetida da história dos livros de física, a velha questão do pêndulo.
Esssa questão cai em Termologia, cai em Mecânica, cai em Ondulatória. Só faltava cair em Óptica! Aí é o fim da picada!
Sem perder tempo! Todo mundo aqui já sabe o que tem que fazer, né!?
É só usar a conservação da energia! Mas como a gente é cuidadoso, antes, vamos fazer um esboço do problema....
É claro que isso é uma bola! Mas pelo bem da humanidade, bora fingir que é um candelabro, né!?
E em seguida, vamos usar a conservação da energia. No caso, igualaremos as energia em e em :
Quando o candelabro passa pelo ponto , a energia potencial dele é nula e ele está em sua velocidade máxima. Já quando ele atinge , a velocidade se anula e o único tipo de energia presente, é a potencial gravitacional. Desse modo...
Como queremos a velocidade máxima , a incógnita aqui, é a altura .
Bem! Não é mais! Pela figura, podemos ver que é dada por...
O que nos faz ficar com...
E como da letra anterior, sabemos o valor de :
Descobrimos nossa resposta e nos vemos na próxima!
Tcccccchauuu!
Resposta
a)
b)