Uma oscilação ocorre quando um sistema em equilíbrio estável é perturbado na sua posição. Muitos são os exemplos de oscilações que ocorrem em nosso cotidiano, como uma criança no movimento para frente e para trás em um balanço ou uma corda de violão oscilando em determinada frequência quando o instrumento é afinado. A Física estuda e modela várias situações como estas. Um exemplo é o sistema massa-mola, como este observado na figura baixo. Ao deslocar o bloco da posição de equilíbrio, este inicia um movimento de oscilação. Caso não haja atrito nesse sistema, essas oscilações são chamadas de Movimento Harmônico Simples.
Com base nos conhecimentos acerca do Movimento Harmônico Simples, responda as questões a seguir.
a) Descreva o que significa amplitude, força restauradora, período e frequência no Movimento Harmônico Simples de um sistema massa mola. (50%)
b) A energia mecânica é conservada no Movimento Harmônico Simples. A energia cinética é transformada em energia potencial elástica e vice-versa, durante o movimento. Em quais posições a energia cinética é nula? E máxima? Em relação a energia potencial elástica, quais posições a energia é máxima e mínima? Justifique suas respostas. (50%)
Respostas
A energia cinética ocorre em um objeto quando está em movimento, como no exemplo do sistema massa-mola em que observamos o Movimento Harmônico Simples;
Letra A
Amplitude: distância entre a posição de equilíbrio (A) e a posição ocupada ao afastar o corpo ( B ou C);
Força restauradora: força que age sobre o sistema massa-mola fazendo com que ele retorne a sua posição
Período: intervalo de tempo em que o evento de oscilação se completa.
Frequência: número de oscilações por unidade de tempo.
Letra B
A energia cinética é nula na posição A em que o sistema massa-mola não está em movimento.
A energia cinética é máxima na posição B em que o sistema massa-mola está esticado ao máxima.
Porém, quando a mola começa a subir a energia cinética diminui;
Quanto a energia potencial elástica:
- Máxima: posição B;
- Mínima: posição C;