Um pêndulo simples é formado por uma partícula de massa ligada a uma corda de comprimento de massa desprezível. Ele está preso num ponto de suspensão O, inicialmente em sua posição vertical e é deslocado de um ângulo , de onde passa a executar um movimento oscilatório. Podemos afirmar que:

a) O vetor aceleração do sistema é constante, uma vez que as forças atuantes possuem módulo constantes.

b) O torque produzido pela força peso calculado a partir do ponto O no instante em que a partícula atinge a posição angular é dado por e é perpendicular ao plano de oscilação do pêndulo.

c) Adotando como referência a posição vertical da partícula (q = 0), sua energia potencial máxima é dada por ).

d) O movimento da partícula possui momento angular constante e perpendicular ao plano da folha.

e) Todas as alternativas acima estão corretas.

Letra B:

O Torque de uma força é calculado por:

Nesse caso, o vetor é o vetor posição que parte do ponto de suspensão O e vai até o ponto de aplicação da força peso :

Um produto vetorial entre dois vetores sempre resulta em um terceiro vetor perpendicular aos outros dois.

Como os vetores e sempre estão no plano de oscilação do pêndulo, o vetor torque estará sempre perpendicular a esse plano.

Então, essa parte da afirmativa confere...

Vamos dar uma olhada agora no módulo do torque , que é dado por:

Onde é o ângulo entre os vetores.

Pela figura, vemos que o ângulo entre os vetores é o mesmo ângulo de inclinação do pêndulo (ângulo ), então o torque é:

Substituindo por e o módulo do vetor posição pelo comprimento do fio , temos:

Ou seja:

Ta certinho!

OBS: Se você pensou em usar esse ângulo aqui () como o ângulo entre os dois vetores:

Também estaria certo, pois o ângulo e o ângulo apresentam o mesmo :

Isso porque esses dois ângulos somam .

Então, o torque ficaria a mesma coisa:

Porém, você precisaria perceber esse detalhe para saber que a letra B é a resposta correta.