Um pêndulo simples de comprimento e massa é posto a oscilar. Cada vez que o pêndulo passa pela posição de equilíbrio atua sobre ele, durante um pequeno intervalo de tempo , uma força . Esta força é constantemente ajustada para, a cada passagem, ter mesma direção e sentido que a velocidade de . Quantas oscilações completas são necessárias para que o pêndulo forme um ângulo reto com a direção vertical de equilíbrio?
Admitindo que o pêndulo é abandonado do repouso em uma posição arbitrária, tendenciosamente com um pequeno ângulo de inclinação, têm-se a cada meia volta um impulso dado por: \begin{matrix} m \cdot \Delta v = F \cdot t &\Rightarrow& \Delta v = \dfrac{F \cdot t}{m} = cte &\therefore& v_1 - v_0 = \dfrac{F \cdot t}{m}
\end{matrix}Atente que, $v_0$ é a velocidade que largamos o corpo do pêndulo, ou seja, nula. Por outro lado, $v_1$ é a velocidade no instante em que o corpo do pêndulo passa pela posição de equilíbrio vertical. Como essa relação acima é uma constante, têm-se que: \begin{matrix}
\text{Meia volta}:& v_1 - v_0 &=& \dfrac{F \cdot t}{m} \\
\text{Uma volta}: &v_2 - v_1 &= & \dfrac{F \cdot t}{m} \\
\text{Uma volta e meia}:& v_3 - v_2 &=& \dfrac{F \cdot t}{m} \\ \vdots & \vdots & \vdots \\
\text{n voltas}: &v_{2n} - v_{2n-1} &=& \dfrac{F \cdot t}{m} \\
\end{matrix}Então, realizando esta soma telescópica após $n$ voltas, temos: \begin{matrix}
v_{2n} - v_0 = \underbrace{\dfrac{F \cdot t}{m} + \dfrac{F \cdot t}{m} + \dots+ \dfrac{F \cdot t}{m}}_{\text{2n vezes}} &\therefore& v_{2n} = (2n) \cdot \dfrac{F \cdot t}{m} &(1)
\end{matrix}Nesse sentido, basta agora descobrir a velocidade $v_{2n}$, para isso, podemos usar a conservação da energia mecânica. Atente que, esta é a velocidade mínima necessária para alcançar o ângulo de inclinação reto, ou seja, o corpo do pêndulo deve entrar em repouso momentâneo $(v=0)$ ao chegar na posição desejada: \begin{matrix} \Delta E_M = 0 &\Rightarrow& \dfrac{m \cdot (v_{2n})^2}{2} = m \cdot g \cdot l &\Rightarrow& v_{2n} = \sqrt{2gl} &\overset{(1)}{\therefore}& n = \dfrac{m\sqrt{2gl}}{2Ft} & \tiny{\blacksquare}
\end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (C)
\end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ Foi admitido o ponto mais baixo do pêndulo como nível de referência, isto é, a posição de equilíbrio vertical.