PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 79 (CFS 1) da EEAR 2022
– Um garoto amarra uma pedra a um barbante e a faz girar em um plano vertical com uma rotação constante de 150 rpm (rotações por minuto). A sombra da pedra projetada no chão realiza um movimento de vai e vem em uma trajetória representada por um segmento de reta de 1,5 m de comprimento.
Considerando o movimento da sombra da pedra como um MHS com fase inicial nula, assinale a alternativa que apresenta corretamente a equação da elongação para esse movimento, no Sistema Internacional de Unidades.
- Ax=0{,}75\cos(2{,}5\pi t)
- Bx=0{,}75\cos(5\pi t)
- Cx=1{,}5\cos(5\pi t)
- Dx=1{,}5\cos(300\pi t)
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Resolução comentada
A sombra de um corpo em movimento circular uniforme faz um MHS. A amplitude do MHS é o raio da circunferência, e a velocidade angular do MHS é a mesma do movimento circular.
Amplitude: a sombra vai e volta num segmento de 1{,}5\ \text{m}, que corresponde ao diâmetro da circunferência. A amplitude é a metade do segmento:
Frequência: a rotação é de 150\ \text{rpm}. Para passar para hertz, divide-se por 60:
Velocidade angular:
Equação: com fase inicial nula, x=A\cos(\omega t+\varphi_0) com \varphi_0=0:
Confira: a alternativa A usa \omega=2{,}5\pi, que é a frequência multiplicada por \pi, sem o fator 2. As alternativas C e D usam o comprimento total 1{,}5\ \text{m} como amplitude, e a D ainda usa \omega=2\pi\cdot150, sem converter rpm em Hz.
Alternativa B.
Pegadinha: As alternativas A e C enganam: A erra a velocidade angular (esquece o 2 de 2\pi f) e C usa o segmento inteiro como amplitude, quando a amplitude é metade dele.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AUsa \omega=2{,}5\pi, esquecendo o fator 2 em \omega=2\pi f.
- CToma o comprimento total do segmento (1,5 m) como amplitude, em vez da metade.
- DUsa 1,5 m como amplitude e não converte rpm em Hz, calculando \omega=2\pi\cdot150.
Assunto: Movimento harmônico simples e pêndulos.
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Fonte: EEAR 2022 · CFS 1. Prova oficial ↗