A figura mostra as curvas obtidas em três experimentos diferentes para o deslocamento horizontal em relação à posição de equilíbrio, , de um mesmo sistema bloco-mola que oscila descrevendo um movimento harmônico simples. Qual alternativa é correta?
(a) Em , o módulo da aceleração do bloco no experimento 2 é menor que no experimento 1 e maior que no experimento 3.
(b) Em , a energia potencial elástica no experimento 1 é maior que a energia potencial elástica nos experimentos 2 e 3, sendo a energia potencial elástica no experimento 3 menor que no experimento 2.
(c) Em , o módulo da velocidade do bloco no experimento 1 é maior que nos experimentos 2 e 3.
(d) A freqüência angular do sistema nos três experimentos é diferente.
(e) Em , a energia cinética do bloco no experimento 2 é maior que no experimento 3.
Passo 1
A primeira coisa que a gente tem que prestar atenção aqui é que como é um mesmo sistema massa-mola, a frequência em todos os experimentos é obrigatoriamente igual, porque só depende da constante elástica e da massa.
Assim, já podemos excluir a alternativa (d) A freqüência angular do sistema nos três experimentos é diferente.
Passo 2
Se olharmos o ponto , temos que .
Como a energia potencial elástica (U) é calculada como
Daí dá pra tirar que a energia potencial vai ser .
Logo, (b) Em , a energia potencial elástica no experimento 1 é maior que a energia potencial elástica nos experimentos 2 e 3, sendo a energia potencial elástica no experimento 3 menor que no experimento 2, está errada.
Passo 3
Se pensarmos agora em velocidade, que é a inclinação da reta tangente naquele ponto, no caso , tem a maior inclinação, seguida de , e .
Logo, , o que faz com que a alternativa correta seja (c) Em , o módulo da velocidade do bloco no experimento 1 é maior que nos experimentos 2 e 3.
Passo 4
Para excluir as outras alternativas, a energia cinética (K) é
Logo, . Então (e) Em , a energia cinética do bloco no experimento 2 é maior que no experimento 3 está errada.
E como a aceleração no MHS é
Então , assim, (a) Em , o módulo da aceleração do bloco no experimento 2 é menor que no experimento 1 e maior que no experimento 3 também está errada.
Resposta
(c) Em , o módulo da velocidade do bloco no experimento 1 é maior que nos experimentos 2 e 3.