Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 74
74. Um fio de de comprimento é suspenso verticalmente. Quando uma bola de aço de é suspensa na extremidade do fio, este se dilata . Se a bola for puxada para baixo a uma distância adicional e solta, com que frequência ela oscilará? Suponha que a tensão no fio seja menor do que o limite de proporcionalidade (veja a Seção ).
Passo 1
Bem, para achar a frequência de oscilação, podemos usar a seguinte fórmula:
Mas para isso precisamos achar um valor para ou uma expressão em relação a termos conhecidos.
Uma saída é usar o fato que antes da esfera ser puxada a sua força peso e a força elástica do fio estavam em equilíbrio, então essas forças devem ser iguais para que não haja uma força resultante, assim:
Isolando , temos:
O valor de equivale a deformação sofrida pelo fio quando a esfera foi presa, que é .
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar o valor de , utilizando a fórmula que encontramos no passo anterior, temos:
Passo 3
Agora podemos usar a fórmula da frequência e achar um valor para frequência de oscilação do sistema.
Substituindo o que conhecemos, temos:
Assim, temos que: