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Relógio de pêndulo no elevador

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Relógio de pêndulo no elevador Empty Relógio de pêndulo no elevador

Mensagem por EduOsora Sex 12 Jan 2024, 23:07

Um elevador sobe e desce até uma mina, que se encontra a 400 m de profundidade, em 40 segundos. Primeiramente, ele acelera com aceleração constante, e então desacelera com aceleração de mesmo módulo. Quanto tempo irá atrasar um relógio de pêndulo colocado neste elevador em um dia? Considere que o elevador permanece em movimento durante 5 horas por dia. 

A resposta dada no final do livro é de aproximadamente 22 segundos, mas cheguei a 68 segundos. 


Minha tentativa de resolver:

1) Módulo da aceleração
Na primeira parte do movimento acelerado, o elevador parte do repouso e percorre 200 m em 20 s. Logo, sua aceleração é de 1,0 m/s².
[latex]\Delta s = \frac{at^2}{2} \Rightarrow 200=\frac{a\cdot 20^2}{2} \Rightarrow a = 1,0 m/s^2[/latex]

2) Descida acelerada
Quando o elevador acelera para baixo, é como se houvesse uma gravidade efetiva dada por g - a = 9 m/s²
Para um relógio estacionário:
[latex]T_0=2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}[/latex]
Para o relógio no elevador:
[latex]T_1=2\pi \sqrt{\frac{L}{g-a}}[/latex]
Logo:
[latex]T_1=T_0 \sqrt{\frac{g}{g-a}}[/latex]
Considerando que a essa etapa dura 20 segundos, então para o relógio do elevador:
[latex]T_1=20\sqrt{\frac{10}{9}}=21,081851 s[/latex]
O relógio no elevador atrasa 1,081851 s

2) Descida retardada
Quando o elevador acelera para cima, é como se houvesse uma gravidade efetiva dada por g + a = 11 m/s²
Para o relógio no elevador:
[latex]T_2=2\pi \sqrt{\frac{L}{g+a}}[/latex]
Logo:
[latex]T_2=T_0 \sqrt{\frac{g}{g+a}}[/latex]
Considerando que a essa etapa também dura 20 segundos, então para o relógio do elevador:
[latex]T_2=20\sqrt{\frac{10}{11}}=19,069252 s[/latex]
O relógio no elevador adianta 0,930748 s

3) Total
Em uma viagem, o elevador portanto atrasa 1,081851 - 0,930748 = 0,151103 s
Como uma viagem dura 40 s e o elevador permanece operando por 5 horas, ele consegue realizar 450 viagens.
Portanto, no total, ele atrasaria 0,151103 x 450 = 68 s

Essa resposta não bate com o final do livro.
Alguém pode me dizer onde errei?

Obrigado!

EduOsora
Iniciante

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Relógio de pêndulo no elevador Empty Dúvidas a mais

Mensagem por Senhor_Regis Sáb 13 Jan 2024, 15:07

Olha, eu dei uma olhada boa nele, gastei um tempo considerável, mas tem algumas informações que me deixam confuso.

1- Quando é dito "Um elevador sobe e desce até uma mina, que se encontra a 400 m de profundidade, em 40 segundos." eu entendo que ele leva 40 segundos para completar o percurso todo, assim sendo 20s para subir 400m e 20s para descer 400m.

2-Ele não diz se a aceleração e a desaceleração são necessariamente ao longo do percurso todo, ou seja, não da para ter certeza de que não há um momento no meio com velocidade constante.

3- Ele não diz nada sobre o período do pêndulo, então só consigo dar a resposta final em função  de T0

4- Não diz se deve usar g=10m/s^2 ou 9,8m/s^2 (+ aproximado), o que altera a resposta final
Senhor_Regis
Senhor_Regis
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