PREC de Física 2 da USP - 2017

Um tubo, aberto em uma extremidade e fechado na outra, apresenta uma ressonância em , sendo esta a frequência mais baixa na qual o tubo oscila. Modos superiores de vibração vão ocorrer nas seguintes frequências:

(a) 1500 Hz e 2500 Hz

(b) 1000Hz e 2000 Hz

(c) 250 Hz e 125 hz

(d) 750 Hz e 1000 Hz

(e) 1000 Hz e 1500 Hz

Um oscilador harmônico forçado é descrito por uma equação de movimento dada por:

O quadrado da amplitude de oscilação (normalizada pelo seu valor máximo) em função da frequência angular da força aplicada é dada pelo gráfico ao lado:

Se a massa do corpo é de 1 kg, responda:

a) Qual o valor da constante k da força de restauro?

b) Qual o valor da constante da força de restauro?

c) Se em um dado instante t = 0 a força externa for desligada, qual a função x(t) que descreve a posição da massa?

Um carro se aproxima perpendicularmente de um paredão com uma velocidade v, e toca a buzina, que emite um som de frequência f . Qual a frequência do eco, refletido pelo paredão, ouvido pelo condutor do veículo, se a velocidade do som é dada por c?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Dois pulsos em uma corda se aproximam com uma velocidade de 1m/s como mostrado na figura. Qual é a forma da corda em t = 6 s?

(a) Forma na Figura C.

(b) Forma na Figura A.

(c) Forma na Figura B.

(d) Forma na Figura D

(e) A forma resultante não está ilustrada em nenhuma das figuras.

Ao tocar uma nota em um violão, ao mesmo tempo que soamos um diapasão de frequência 200 Hz, ouve-se uma pulsação de período 0,5 s. Se a corda do violão está fixa entre os trastes separados de 75 cm, de quanto devemos variar a tensão na corda para trazer a corda à mesma frequência do diapasão?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Uma massa de 4 kg, presa a uma mola de constante elástica k = 9N/m, inicialmente em repouso na condição de equilíbrio, recebe um impacto, que lhe transfere um impulso de , entrando em oscilação. Se a massa sofre um atrito viscoso , responda às questões:

a)Qual a função que descreve a o deslocamento x(t) do corpo em relação à condição de equilíbrio como x = 0? Justifique a expressão e os valores empregados.

b)Quando a dissipação do sistema é máxima? Qual o seu valor? Justifique sua resposta e quaisquer aproximações usadas.

c)Qual a energia potencial máxima do sistema? Em que instante ela ocorre? Justifique sua resposta e quaisquer aproximações usadas.

d)Se passarmos a excitar o sistema com uma força externa, qual a frequência de excitação da força externa aplicada à massa que produzirá a máxima amplitude de oscilação? Justifique.