Lista 02 - Plato

Instituto de Física – USP
Física Licenciatura
FGE357 – Oscilações e Ondas
1º semestre - 2005
Lista de Exercícios II
1.
Ache o movimento resultante de dois movimentos harmônicos simples na mesma direção, dados

por: x1  cos(t  ) e x2  sen(t ) . Represente graficamente os respectivos vetores girantes.
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2.
Um oscilador harmônico amortecido tem um fator Q = 10. Partindo da posição de equilíbrio, é-lhe
comunicada uma velocidade inicial de 5 m/s. Verifica-se que a energia total do oscilador diminui
de uma taxa, por segundo, igual a 4 vezes sua energia cinética instantânea. Calcule o
deslocamento x do oscilador (em m) em função do tempo t (em s).
3.
Um bloco cúbico de 10 cm de aresta e densidade 8 g/cm3 está suspenso no teto por uma mola de
constante elástica 40 N/m e comprimento relaxado de 0,5 m, e mergulhado dentro de um fluido
viscoso de densidade 1,25 g/cm3. Na situação considerada, a resistência do fluido é proporcional à
velocidade, com coeficiente de proporcionalidade b = 2 N.s/m. Inicialmente em equilíbrio, o bloco
é deslocado de 1 cm para baixo e solto a partir do repouso. Com origem no teto e eixo z vertical
orientado para baixo, determine a coordenada z da extremidade superior do bloco em função do
tempo.
4.
Um corpo de 2 kg, preso a certa mola com a constante de força k = 400 N/m, oscila com
amplitude inicial de 3 cm. Calcule: (a) o período; (b) a energia total inicial. (c) Se a energia
cinética diminui de 1% por período, calcular a constante de amortecimento b e o fator Q.
5.
Num certo balanço, a amplitude cai pelo fator de 1/e em cerca de oito períodos se não houver
injeção de energia. Estimar o Q do balanço.
6.
Discuta quando é desejável para um sistema mecânico um amortecimento crítico.
7.
Um oscilador não amortecido de massa m e freqüência própria 0 move-se sob ação de uma força
externa F  F0 sen(t ) , partindo da posição de equilíbrio com velocidade inicial nula. Ache o
deslocamento x(t).
8.
Para um oscilador de massa m, freqüência livre 0 e constante de amortecimento , sujeito a força
externa F  F0 cos(t ) , calcule: (a) o valor exato  para o qual a amplitude de oscilação
estacionária A é máxima, e o valor máximo de A; (b) o valor exato de para o qual a velocidade
tem amplitude e o valor do máximo.
9.
Um oscilador amortecido perde 2% de sua energia em cada ciclo. (a) Qual o fator Q do oscilador?
(b) Se a freqüência de ressonância estiver em 300 Hz, qual a largura da curva  da curva de
ressonância do oscilador excitado?