No inicio do século, Albert Einstein propôs que forças inerciais, como aquelas que aparecem em referenciais acelerados, sejam equivalentes às forças gravitacionais. Considere um pêndulo de comprimento suspenso no teto de um vagão de trem em movimento retilíneo com aceleração constante de módulo , como mostra a figura. Em relação a um observador no trem, o período de pequenas oscilações do pêndulo ao redor da sua posição de equilíbrio é:


CossenoGPT

Teste gratuitamente agora mesmo!
img
ITA IIIT 23/08/2022, 18:04
O período de pequenas oscilações de um pêndulo pode ser expresso como:\begin{matrix}T = 2\pi \sqrt{\dfrac{L}{g_p}} &,& g_p: \text{campo gravitacional resultante no pêndulo} \end{matrix}Observe que, como o vagão se desloca para direita com uma aceleração $\vec{a}$, o pêndulo deve "sentir" uma aceleração fictícia $-\vec{a}$. No caso, têm-se:
imagem

Ampliar Imagem

Aplicando o teorema de Pitágoras, constatamos:\begin{matrix} g^2_p = g^2 + a^2 &\Rightarrow&g_p = \sqrt{ g^2 + a^2 } &\therefore& T = 2\pi \sqrt{\dfrac{L}{\sqrt{ g^2 + a^2 } }} &\tiny{\blacksquare} \end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (D) \end{matrix}
img
Artur Gilson 23/02/2024, 22:46
O período de pequenas oscilações $T$ do pêndulo dentro do vagão é igual a $2 \pi\sqrt{\dfrac{L}{|\vec{g_{ef}}|}}$ , em que $|\vec{g_{ef}}| $ é o módulo do vetor gravidade efetiva. Perceba que na horizontal o pêndulo tem uma aceleração $-\vec{a}$ e na vertical tem uma aceleração $\vec{g}$ , a soma vetorial desses vetores é igual ao vetor gravidade efetiva , utilizando o teorema de pitágoras podemos concluir que o módulo do vetor gravidade efetiva $|\vec{g_{ef}}| $ é igual a : $|\vec{g_{ef}}|^2 = |\vec{-a}|^2 + |\vec{g}|^2 = |\vec{g_{ef}}|^2 = |\vec{a}|^2 + |\vec{g}|^2 $ $\implies |\vec{g_{ef}}| = \sqrt{|\vec{a}|^2 + |\vec{g}|^2 }= \boxed{g_{ef} = \sqrt{a^2 + g^2} }$ Substituindo a relação encontrada em $2 \pi\sqrt{\dfrac{L}{|\vec{g_{ef}}|}}$ concluímos que o período T é igual a $2 \pi\sqrt{\dfrac{L}{\sqrt{a^2 + g^2} }}$ $\textbf{Resposta : Letra D}$
Modo de Edição
0 / 5000
ManualLaTeX