PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 91 (CFS 1) da EEAR 2023
– Um pêndulo simples é abandonado da posição B e seu movimento é observado até a posição C. O movimento da projeção da sombra da esfera do pêndulo sobre um eixo horizontal, onde são marcadas as posições (x), descreve um movimento harmônico simples, conforme a figura.

Considerando o movimento do pêndulo conservativo, assinale a alternativa que representa corretamente a energia cinética (Ec) referente ao componente horizontal da velocidade do pêndulo em função da posição x.
Considere que
I – a esfera possui massa igual a “m”;
II – o cabo tem massa desprezível;
III – a pulsação do movimento é representado por “\omega” e
IV – as projeções dos pontos B e C no eixo “x” são, respectivamente, as posições -A e A.
- A

- B

- C

- D

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Resolução comentada
A sombra da esfera sobre o eixo x faz um MHS de amplitude A e pulsação \omega. Por isso, a velocidade horizontal da esfera é a velocidade desse MHS, e a energia cinética pedida é E_c = \frac{1}{2}mv_x^2.
No MHS, a energia mecânica se conserva e vale, nos extremos (onde v_x=0), apenas a energia potencial elástica equivalente:
Em uma posição x qualquer, a energia potencial equivalente é \frac{1}{2}m\omega^2x^2. Então:
- E_c = E_{mec} - E_p
- E_c = \frac{1}{2}m\omega^2A^2 - \frac{1}{2}m\omega^2x^2
- E_c = \frac{1}{2}m\omega^2\,(A^2 - x^2)
Essa é uma parábola com concavidade para baixo, pois o coeficiente de x^2 é negativo.
Valores notáveis:
- Em x=0: E_c=\frac{m\omega^2A^2}{2} (máximo, vértice da parábola).
- Em x=\pm A: E_c=0, onde a esfera inverte o movimento.
O gráfico com vértice em \frac{m\omega^2A^2}{2} e raízes em -A e A é o da alternativa A.
Alternativa A.
Pegadinha: A alternativa C engana quem confunde a curva da energia cinética com a da energia potencial, que tem exatamente esse formato e valor máximo.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BA forma está certa, mas o valor máximo m\omega^2A^2 esqueceu o fator 1/2 da energia cinética.
- CParábola para cima, com energia nula no centro e máxima nos extremos; confunde a energia cinética com a potencial.
- DAlém de ter a concavidade invertida (parece a potencial), o valor m\omega^2A^2 está sem o fator 1/2.
Assuntos: Movimento harmônico simples e pêndulos, Energia mecânica e sua conservação.
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Fonte: EEAR 2023 · CFS 1. Prova oficial ↗