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Questão 57

AFA 2015
Física

(AFA - 2015)
Uma onda estacionária é estabelecida em uma corda homogênea de comprimento 2π m, presa pelas extremidades, A e B, conforme figura abaixo.

Considere que a corda esteja submetida a uma tensão de 10 N e que sua densidade linear de massa seja igual a 0,1 kg/m. Nessas condições, a opção que apresenta um sistema massa-mola ideal, de constante elástica k, em N/m e massa m, em kg, que oscila em movimento harmônico simples na vertical com a mesma frequência da onda estacionária considerada é

A

B

C

D

Gabarito:



Resolução:

 

A velocidade de propagação da onda na corda está relacionada por: 

v = lambda f  e v = sqrt frac{T}{mu}

 

Então temos, lambda = 2 piT = 10 N e mu = 0,1 kg/m, logo: 

lambda f = sqrt frac{T}{mu}

f = frac{1}{lambda} sqrt frac{T}{mu}

f = frac{1}{2 pi} sqrt frac{10}{0,1}
ightarrow f = frac{10}{2 pi}

Para o sistema massa-mola temos que f = frac{1}{2pi}sqrtfrac{k}{m}, como as frequências são devem ser as mesmas, faremos:

frac{10}{2pi} = frac{1}{2pi}sqrtfrac{k}{m}
ightarrow sqrtfrac{k}{m} = 10 então o sistema massa-mola que esta se acordo é o de k = 200 N/m e m = 2kg .

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