2º EE de Física 2 da UFPE - 2018.1

Considere o sistema abaixo formado por um bloco de massa e duas molas, cada uma de constante elástica . Este sistema está executando um movimento harmônico simples (MHS) cujo gráfico da posição como função do tempo também está ilustrado abaixo. Avalie como verdadeiras ou falsas as afirmações a seguir.

(I) Se na superfície da Terra, a frequência natural do sistema ´e , quando este é transportado para o espaço interestelar, a frequência ;

(II) Em , o sistema está se movendo com velocidade positiva e energia potencial diferente de zero;

(III) Como o sistema está executando um MHS, o período de oscilação é

(IV) Dado que no problema acima as molas estão associadas em paralelo, a frequência angular do MHS é

(V) Se a constante elástica de uma das molas fosse enquanto a da outra mola fosse , a frequência de oscilação do sistema seria o dobro.

(VI) Se agora há uma força dissipativa proporcional à velocidade se opondo ao movimento do sistema, as amplitudes de oscilação terão decaimento exponencial com o tempo e a frequência da oscilação será menor que a frequência de uma oscilação livre.

Um submarino russo com velocidade está seguindo um submarino americano que se move com velocidade , conforme ilustrado ao lado. O submarino russo emite uma onda sonora com frequência e que se propaga na água do mar com velocidade . Qual frequência ´e detectada pelo submarino americano?

Uma onda senoidal se propaga em uma corda de massa específica linear . A onda é descrita por , com dado em metros e em segundos. Determine o período de oscilação e a tensão na corda .

Três alto-falantes e emitem ondas sonoras idênticas e em fase. Os alto-falantes estão em posições diferentes em relação ao ouvinte, mas todos estão contidos em um mesmo plano, como ilustrado na figura. Considere toda faixa de audição de um ser humano médio, , e velocidade do som no ar igual a .

1. Suponha que o alto-falante está desligado, ou seja, considere apenas os alto-falantes . Nesse caso, quais são os comprimentos de onda que fazem com que nenhum sinal sonoro seja detectado pelo ouvinte?
2. Ainda nesse caso, quantas possíveis frequências existem na faixa de audição do ser humano médio?
3. Agora, suponha que o alto-falante foi ligado, de forma que os três alto-falantes estão emitindo ondas sonoras. Nesse caso, qual é a menor frequência que faz com que o som que chegue ao ouvinte tenha a maior amplitude possível?

Na vista superior da figura abaixo, uma barra longa e uniforme de massa M está livre para girar em um plano horizontal em torno do eixo vertical que passa pelo centro. Uma mola de constante elástica ligada horizontalmente entre uma das extremidades da barra e uma parede fixa. Quando a barra está em equilíbrio, fica paralela `a parede.

1. Calcule o torque que a barra sofre quando é girada ligeiramente de um ângulo .
2. Qual é o período das pequenas oscilações que acontecem quando a barra é girada ligeiramente depois liberada? (Dê a sua resposta em função da massa e da constante de mola .)

(Assume que o ângulo é pequeno o suficiente para que as aproximações e sejam válidas. Para uma haste fina e uniforme de massa e comprimento , o momento de inércia relativo a um eixo perpendicular à barra, passando pelo seu centro de massa, é