Lição de casa da aula: Vibrações Livres e Forçadas Física • 9º Ano

Nesta atividade, nós vamos praticar a descrever o efeito de uma frequência forçante em uma amplitude de oscilação e como a amplitude diminui devido à dissipação.

Questão 1

Os gráficos apresentam as variações do deslocamento ao longo do tempo de um oscilador harmónico simples que dissipa energia à medida que oscila livremente. Qual é a linha que corresponde ao oscilador sob a condição de amortecimento crítico?

  • AAzul
  • BVermelha

Questão 2

Uma mola horizontal está montada na parede, como se mostra no diagrama. A extremidade da mola não fixada à parede está ligada a uma placa sólida. Um pêndulo de comprimento 𝐿 está pendurado verticalmente na plataforma perto da mola. A placa está inicialmente no ponto 𝑥, que corresponde à posição de equilíbrio da mola. A mola é deslocada uma distância Δ𝑥 e, em seguida, largada. A mola em regresso empurra a placa contra o pêndulo, colocando-o em movimento harmónico simples. O valor de 𝐿 varia por elevação ou abaixamento da plataforma onde o pêndulo está pendurado, assegurando que o pêndulo colida sempre com o centro da placa. A amplitude de oscilação do pêndulo em diferentes valores de 𝐿 é medido até que um valor de 𝐿 seja determinado para o qual a amplitude é a maior. Para este valor de 𝐿, qual das seguintes opções relaciona corretamente 𝑓mola, a frequência natural da mola, com 𝑓pêndulo, a frequência natural do pêndulo?

  • A𝑓<𝑓molapêndulo
  • B𝑓=𝑓molapêndulo
  • C𝑓>𝑓molapêndulo

Questão 3

Uma mola horizontal é fixada numa parede, como se mostra no diagrama. A mola tem uma frequência natural de 55 Hz. Uma placa sólida cobre a extremidade da mola oposta à extremidade fixada à parede. Um altifalante que oscila a 250 Hz vibra as partículas do ar entre si e a placa ligada à mola. Qual das seguintes frequências está mais próxima da frequência na qual a mola oscilará?

  • A250 Hz
  • B55 Hz
  • C305 Hz
  • D22 Hz
  • E110 Hz

Questão 4

Um sistema é deslocado do equilíbrio. O deslocamento do sistema produz uma força restauradora que atua em direção à posição de equilíbrio do sistema. Nenhuma outra força age no sistema além da força restauradora. Qual das opções seguintes é o termo correto para a frequência na qual o sistema oscila?

  • AFrequência média
  • BFrequência natural
  • CFrequência antirressonante
  • DFrequência de amortecimento
  • EFrequência de pico

Questão 5

Uma haste possui um pêndulo conectado a cada uma de suas extremidades, conforme mostrado no diagrama. Uma força externa é continuamente aplicada ao pêndulo menor que o faz oscilar em sua frequência natural, 𝑓. Depois de algum tempo, o pêndulo maior oscila. Qual das alternativas a seguir descreve corretamente a frequência das oscilações forçadas do pêndulo maior?

  • AAs oscilações forçadas têm uma frequência maior do que 𝑓.
  • BAs oscilações forçadas têm uma frequência mais baixa do que 𝑓.
  • CAs oscilações forçadas têm a mesma frequência que 𝑓.

Questão 6

Duas molas horizontais com massa desprezível são montadas nas paredes, conforme mostrado no diagrama. As extremidades de cada mola não conectada a uma parede são conectadas a faces opostas de uma placa sólida de massa 𝑚. A placa está inicialmente no ponto 𝑥, que corresponde à posição de equilíbrio do sistema de molas. O sistema está deslocado por uma distância Δ𝑥 por uma força aplicada 𝐹 e então lançado. Qual das alternativas a seguir descreve corretamente como as forças de restauração das molas produzem oscilação do sistema?

  • AA mola que é inicialmente estendida força o sistema a oscilar na frequência natural da mola inicialmente estendida.
  • BA mola que é inicialmente comprimida força o sistema a oscilar na frequência natural da mola inicialmente comprimida.
  • CAmbas as molas oscilam livremente na mesma frequência natural.

Questão 7

O gráfico mostra como a amplitude da oscilação de um sistema muda com a frequência na qual o sistema é forçado a oscilar. Qual das frequências 𝑓, 𝑓, ou 𝑓 é a frequência natural do sistema?

  • A𝑓
  • B𝑓
  • C𝑓

Questão 8

Em qual dos gráficos mostrados a linha verde representa a mudança nas características de ressonância de um sistema oscilante para o qual o amortecimento é aumentado a partir da quantidade de amortecimento que produz oscilações representadas pela linha preta?

  • A
  • B
  • C

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