OBF 2010 3ª fase- pêndulos
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OBF 2010 3ª fase- pêndulos
Dois pêndulos de mesmo comprimento L são montados de acordo com o diagrama a seguir. Num instante t=0 o pêndulo de massa M é posicionado a uma altura h com relação à horizontal e o pêndulo de massa m permanece em repouso na vertical.
Ao ser liberada a massa M inicia o movimento colidindo com a massa m (M>m). (desconsidere todos os efeitos devido a quaisquer tipos de atrito neste sistema).
a) Determine a altura máxima que as massas M e m atingem após a colisão com relação à horizontal. Use g para a aceleração gravitacional local.
b) Qual será o tempo necessário, após a primeira colisão entre as massas, para que as massas voltem a colidir
novamente?
OBS: Não foi possível inserir a imagem, mas o esquema é o seguinte: Na situação inicial, o pendulo de massa m está exatamente na vertical, enquanto o pendulo de massa M está à sua esquerda,com o fio ''inclinado''
Ao ser liberada a massa M inicia o movimento colidindo com a massa m (M>m). (desconsidere todos os efeitos devido a quaisquer tipos de atrito neste sistema).
a) Determine a altura máxima que as massas M e m atingem após a colisão com relação à horizontal. Use g para a aceleração gravitacional local.
b) Qual será o tempo necessário, após a primeira colisão entre as massas, para que as massas voltem a colidir
novamente?
OBS: Não foi possível inserir a imagem, mas o esquema é o seguinte: Na situação inicial, o pendulo de massa m está exatamente na vertical, enquanto o pendulo de massa M está à sua esquerda,com o fio ''inclinado''
matheushzvh- Iniciante
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Resolução item a
O problema dessa questão é que eu não disponho de gabarito. Não consegui resolver o item B; todavia, tenho uma proposta de resolução para o item a, que pode ser de ajuda. Lá vai:
V- velocidade da massa M imediatamente antes do choque
V1- velocidade da massa M imediatamente após o choque
V2- velocidade da massa m imediatamente após o choque
Ec=EP → V=√2gh (I)
Conservação da quantidade de movimento:
MV=MV1+mV2 (II)
℮=V2 - V1/V e=1, pois não há atrito
V2=V+V1 (III)
Substituindo III em II:
MV=MV1+m(V+V1) ∴ V1= V(M-m)/(M+m) V1=√2gh (M-m)/(M+m) (IV)
Trocando IV em III, encontramos:
V2=(2M√2gh)/(M+m)
Finalmente, aplicando o princípio da conservação da energia para ambas as esferas, temos:
MV12/2=Mgh1 h1=V12/2g
Substituindo o valor de V1 ( equação IV) na equação acima, encontraremos o seguinte valor para a altura máxima h1 atingida pela esfera de massa M após o choque:
h1=h[(M-m)/(M+m)]2
De maneira análoga, obtemos:
h2=4h[M/(M+m)]2
V- velocidade da massa M imediatamente antes do choque
V1- velocidade da massa M imediatamente após o choque
V2- velocidade da massa m imediatamente após o choque
Ec=EP → V=√2gh (I)
Conservação da quantidade de movimento:
MV=MV1+mV2 (II)
℮=V2 - V1/V e=1, pois não há atrito
V2=V+V1 (III)
Substituindo III em II:
MV=MV1+m(V+V1) ∴ V1= V(M-m)/(M+m) V1=√2gh (M-m)/(M+m) (IV)
Trocando IV em III, encontramos:
V2=(2M√2gh)/(M+m)
Finalmente, aplicando o princípio da conservação da energia para ambas as esferas, temos:
MV12/2=Mgh1 h1=V12/2g
Substituindo o valor de V1 ( equação IV) na equação acima, encontraremos o seguinte valor para a altura máxima h1 atingida pela esfera de massa M após o choque:
h1=h[(M-m)/(M+m)]2
De maneira análoga, obtemos:
h2=4h[M/(M+m)]2
matheushzvh- Iniciante
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