ITA 2018 - Um pêndulo simples de massa m e haste rígida de comprimento h é articulado em torno

ITA 2018 - 1º Dia - Questão 19 - Física 19.  Um pêndulo simples de massa m e haste rígida de comprimento h é articulado em torno de um po...

ITA 2018 - 1º Dia - Questão 19 - Física

19. Um pêndulo simples de massa m e haste rígida de comprimento h é articulado em torno de um ponto e solto de uma posição vertical, conforme a Figura 1. Devido à gravidade, o pêndulo gira atingindo uma membrana ligada a um tubo aberto em uma das extremidades, de comprimento L e área da seção transversal S (Figura 2). Após a colisão de reduzida duração, ∆t, o pêndulo recua atingindo um ângulo máximo θ (Figura 3). Sejam ρ a densidade de equilíbrio do ar e c a velocidade do som. Supondo que energia tenha sido transferida somente para a harmônica fundamental da onda sonora plana no tubo, assinale a opção com a amplitude da oscilação das partículas do ar.

Questão anterior:
- Dois fios longos de comprimento L conduzem correntes iguais, I.

Resolução:
Do Princípio da Conservação da Energia em relação ao ponto da colisão, temos:

Da equação fundamental da ondulatória, no harmônico fundamental (λ= 4L), considerando que o intervalo de tempo da colisão (∆t) é menor que o tempo necessário para a onda propagar-se por todo o tubo, sendo a velocidade v = Aω, a amplitude (A) é dada por:

De (I) e (II), vem:

Assim, a alternativa correta é a A. Entretanto, se considerarmos que no intervalo de tempo da colisão (∆t) a onda se propaga pelo tubo inteiro, o volume de ar perturbado seria V = SL.

Assim, a amplitude da oscilação das partículas do ar seria:

Logo a alternativa correta seria a C.

Resposta:

Próxima questão:
- Dois recipientes A e B de respectivos volumes VA e VB = βVA, constantes, contêm um gás ideal e são conectados por um tubo fino com válvula que regula a passagem do gás, conforme a figura.