13.4.19 O problema apresenta um corpo suspenso por uma mola com coeficiente de rigidez c = 700 N/m, que realiza oscilações verticais livres com amplitude de 0,2 m. É necessário determinar a massa do corpo se as oscilações começaram em uma posição de equilíbrio estático com uma velocidade inicial de 4 m /Com. (Resposta 1.75)
A solução para este problema pode começar pela determinação do período de oscilação do corpo, que pode ser calculado através da fórmula: T = 2π√(m/c), onde m é a massa do corpo, c é o coeficiente de rigidez da mola .
Como a amplitude das oscilações do corpo é de 0,2 m, podemos encontrar a energia cinética máxima do corpo, que é igual à energia potencial da mola quando o corpo está no ponto extremo do seu movimento. Assim, a energia cinética máxima do corpo é igual à energia potencial da mola e é calculada pela fórmula: E = (1/2)mv^2 = (1/2)kA^2, onde v é o valor inicial velocidade do corpo, A é a amplitude das oscilações.
Substituindo os valores conhecidos nas fórmulas, obtemos a equação: T = 2π√(m/c) = 2π√(0,2^2/(2*700)) = 0,4π s. Aqui usamos a razão entre a energia cinética máxima e a energia potencial da mola: (1/2)mv^2 = (1/2)kA^2, de onde m = kA^2/v^2 = 2cA^2 /v^2.
Com base na equação resultante, você pode calcular a massa corporal: m = 2 * 700 * 0,2 ^ 2 / 4 ^ 2 = 1,75 kg. Resposta: 1,75.
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A resolução do problema começa com a determinação do período de oscilação do corpo, que pode ser calculado pela fórmula: T = 2π√(m/c), onde m é a massa do corpo, c é o coeficiente de rigidez da mola. Então, usando a fórmula da energia cinética máxima do corpo, que é igual à energia potencial da mola quando o corpo está no ponto extremo de seu movimento, encontramos a equação: T = 2π√(m/c) = 2π√(0,2^2/(2*700)) = 0,4πs.
A seguir, usando a razão entre a energia cinética máxima e a energia potencial da mola: (1/2)mv^2 = (1/2)kA^2, encontramos a massa do corpo: m = kA^2/v ^2 = 2cA^2/v^ 2. Substituindo os valores conhecidos, obtemos m = 2 * 700 * 0,2 ^ 2/4 ^ 2 = 1,75 kg.
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Solução do problema 13.4.19 da coleção de Kepe O.?. consiste na determinação da massa de um corpo que realiza oscilações verticais livres suspenso por uma mola com coeficiente de rigidez c = 700 N/m. Sabe-se que a amplitude de vibração é de 0,2 m e a velocidade inicial é de 4 m/s.
Para resolver o problema, é necessário utilizar a lei da conservação da energia, que afirma que a soma da energia cinética e potencial de um corpo permanece sempre constante durante as oscilações.
Inicialmente, o corpo está em uma posição de equilíbrio estático, ou seja, a energia potencial está no máximo e a energia cinética é zero. No desvio máximo do corpo da posição de equilíbrio, a energia cinética é máxima e a energia potencial é zero.
Assim, podemos escrever a equação:
(mv^2)/2 = (kx^2)/2,
onde m é a massa do corpo, v é a velocidade do corpo no momento de passar pela posição de equilíbrio, k é o coeficiente de rigidez da mola, x é o desvio máximo do corpo da posição de equilíbrio (amplitude de oscilação).
Substituindo os valores conhecidos, obtemos:
(m4^2)/2 = (7000.2^2)/2
2m = 14
m = 7kg
Assim, a massa de um corpo que realiza oscilações verticais livres suspenso por uma mola com coeficiente de rigidez c = 700 N/m e velocidade inicial de 4 m/s é de 7 kg.
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