Uma bolinha de massa é colada na extremidade de dois elásticos iguais de borracha, cada qual de comprimento , quando na posição horizontal. Desprezando o peso da bolinha, esta permanece apenas sob a ação da tensão de cada um dos elásticos e executa no plano vertical um movimento harmônico simples, tal que . Considerando que a tensão não se altera durante o movimento, o período deste vale
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Ao decompor as trações $T$, pode-se escrever na situação vertical: \begin{matrix} F_r = 2T\sin{\theta} &,& \color{gray}{\sin{\theta} \approx \tan{\theta} = \dfrac{2y}{L} }&\Rightarrow& F_r = \left(\dfrac{4T}{L}\right)y
&\therefore& F_r = Ky &,& \color{gray}{K= \dfrac{4T}{L} }
\end{matrix}$\color{orangered}{Obs:}$ O enunciado deixa claro que o peso da bolinha será desprezado, entretanto, nada mudaria em relação ao período, mas sim a posição de equilíbrio do sistema.
Período de um MHS: \begin{matrix} T = 2\pi \sqrt{ \dfrac{M}{K} } &\Rightarrow& \fbox{$ T = 2\pi \sqrt{ \dfrac{ML}{4T} } $}
\end{matrix}\begin{matrix} Letra \ (B)
\end{matrix}
Seja $T'$ o período desejado.
Sabendo que o movimento da bolinha é um $MHS$ , podemos afirmar que $T' = 2\pi\sqrt{\dfrac{M}{k}}$
Decompondo a tração $T$ poderemos constatar que a força restauradora $ky$ é dado por $ky = 2T\sin\theta$ , desenvolvendo essa equação poderemos encontrar que
$ky = 2T\sin\theta = ky = 2T \cdot y \cdot \dfrac{2\cos\theta}{L}$
$\implies \boxed{k =\dfrac{4T\cos\theta}{L}} $
$\therefore$
$T' = 2\pi\sqrt{\dfrac{M}{k}} = T' = 2\pi\sqrt{\dfrac{M L}{4T\cos\theta}}$
Como $\sin\theta \approx tg\theta $ podemos afirmar que $\cos\theta \approx 1$
$\therefore$
$\boxed{T' \approx 2\pi\sqrt{\dfrac{M L}{4T}} }$
$\textbf{Resposta : Alternativa B}$