PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 20 (Física) do ITA 2009
Considere um pêndulo simples de comprimento L e massa m abandonado da horizontal. Então, para que não arrebente, o fio do pêndulo deve ter uma resistência à tração pelo menos igual a
- Amg.
- B2mg.
- C3mg.
- D4mg.
- E5mg.
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Resolução comentada
A tração é máxima no ponto mais baixo da trajetória, onde a velocidade é máxima. Vamos calcular ali.
- Conservação da energia mecânica (o pêndulo parte do repouso na horizontal e desce uma altura L):
- Segunda lei de Newton na direção radial no ponto mais baixo. A resultante centrípeta aponta para cima (para o centro da circunferência), com a tração T para cima e o peso para baixo:
- Substituindo v^2=2gL:
Em qualquer posição anterior a esse ponto, a velocidade é menor e o peso tem componente que ajuda a compensar a tração, então T é menor. Logo, o fio precisa suportar pelo menos 3mg.
Alternativa C.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AConsidera apenas o peso, ignorando a força centrípeta no ponto mais baixo.
- BUsa só a parcela centrípeta mv^2/L=2mg e esquece de somar o peso.
- DNão corresponde a nenhum cálculo correto; superestima a velocidade ou a soma das forças.
- ENão corresponde a nenhum cálculo correto; valor típico do pêndulo no loop completo (circular vertical), não do pêndulo simples.
Assuntos: Dinâmica do movimento circular (resultante centrípeta), Energia mecânica e sua conservação.
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Fonte: ITA 2009 · Física. Prova oficial ↗