UFRJ – Física 2 – 2020.2 – P3 – M. Escolha
A respeito de um oscilador harmônico sujeito a uma força externa harmônica, podemos afirmar que:
Escolha uma opção:
A energia mecânica do oscilador é sempre constante
O oscilador sempre se moverá com a sua frequência angular natural, independente da força externa.
A amplitude do movimento do oscilador é independente da sua massa.
Se não houver amortecimento, a amplitude do movimento do oscilador tende a infinito quando a frequência da força externa tende a frequência natural do oscilador.
Se houver amortecimento, a amplitude do movimento do oscilador é sempre constante com o tempo.
Passo 1
Vem comigo que a gente detona essa juntos!
Para saber qual é a alternativa correta vamos analisar cada uma separadamente.
Vem comigo então!
Passo 2
Vamos começar com a letra .
A energia mecânica é dada pela soma da energia cinética mais a energia potencial.
Em um oscilador harmônico, mesmo que forçado a velocidade varia, logo a energia mecânica varia com o tempo, então essa alternativa está errada.
Passo 3
Agora vamos analisar a .
Quando temos uma força externa harmônica agindo sobre o oscilador ela faz com que oscilador oscile com a frequência dela, então essa alternativa está errada.
Passo 4
Agora vamos analisar a .
No início da oscilação de um oscilador forçado a posição , tem um termo dado por:
Onde o termo influencia na amplitude da oscilação e é dado por , onde é massa do sistema.
Então a amplitude depende da massa, então a letra está errada.
Passo 5
Vamos para o item .
A solução da equação do oscilador forçado sem amortecimento é dada por:
Então quando temos , o termo de vai para o infinito, logo essa alternativa está correta.
Então já temos a resposta da nossa questão!
Resposta
. Se não houver amortecimento, a amplitude do movimento do oscilador tende a infinito quando a frequência da força externa tende a frequência natural do oscilador.