(a) Descreva onde podem ser encontrados os movimentos oscilatórios:
(a.1) livre sem amortecimento;
(a.1) livre sem amortecimento;
Passo 1
O enunciado pede para descrever situações em que ocorrem movimentos oscilatórios livres sem amortecimento. O conteúdo envolve o conceito de oscilador harmônico livre, cuja equação de movimento é
onde não há termo de amortecimento (isto é, não existe força dissipativa proporcional à velocidade).
Passo 2
Definimos movimento oscilatório livre sem amortecimento como aquele em que o sistema, após ser deslocado da posição de equilíbrio e liberado, oscila indefinidamente com frequência natural
e sem perda de energia ao longo do tempo, tendo solução típica
Passo 3
Alguns exemplos clássicos onde podemos encontrar esse tipo de movimento são:
– Massa–mola ideal sobre superfície sem atrito: basta um bloco preso a uma mola perfeita e sem resistência do ar.
– Pêndulo simples em vácuo com ângulos pequenos: desprezando atrito no pivô e resistência do ar, as pequenas oscilações satisfazem uma equação de forma idêntica ao oscilador harmônico.
– Circuito elétrico LC ideal (indutor e capacitor): as variações de carga e corrente oscilam livremente sem resistência, obedecendo à mesma equação de segunda ordem.
– Massa–mola ideal sobre superfície sem atrito: basta um bloco preso a uma mola perfeita e sem resistência do ar.
– Pêndulo simples em vácuo com ângulos pequenos: desprezando atrito no pivô e resistência do ar, as pequenas oscilações satisfazem uma equação de forma idêntica ao oscilador harmônico.
– Circuito elétrico LC ideal (indutor e capacitor): as variações de carga e corrente oscilam livremente sem resistência, obedecendo à mesma equação de segunda ordem.
Resposta
Em sistemas ideais sem nenhuma forma de dissipação de energia, por exemplo:
– Massa ligada a mola num plano sem atrito.
– Pequenas oscilações de um pêndulo num ambiente de vácuo sem atrito no ponto de apoio.
– Oscilações de um circuito LC ideal (sem resistência).
– Massa ligada a mola num plano sem atrito.
– Pequenas oscilações de um pêndulo num ambiente de vácuo sem atrito no ponto de apoio.
– Oscilações de um circuito LC ideal (sem resistência).