Banco de questões: Movimento Harmônico Simples: Energia Mecânica

Um laboratório de engenharia desenvolve um sistema de suspensão para veículos que utiliza uma mola com constante elástica de 500 N/m para absorver impactos. Quando um veículo de 1000 kg desloca a mola verticalmente para comprimir 0,30 m a partir da posição de equilíbrio, ele inicia um movimento harmônico simples sem a presença de atrito. Para garantir a eficiência do sistema, os engenheiros precisam determinar a velocidade máxima da massa durante o movimento. Considerando a conservação da energia mecânica no sistema, qual é a velocidade máxima da massa?

Um objeto de 0,5 kg está preso a uma mola de constante elástica 10 N/m e tem energia mecânica de 4 J. A amplitude do movimento harmônico simples (MHS) do objeto é de 0,1 m. Qual é a sua velocidade máxima durante o MHS?

Um sistema massa-mola consiste em um bloco de 3,00 kg preso a uma mola com constante elástica de 200 N/m. O bloco é deslocado de sua posição de equilíbrio por 0,15 m e liberado, iniciando um movimento harmônico simples vertical. Considerando a ausência de atrito e resistência do ar, qual é a velocidade do bloco quando ele passa pela posição de 0,05 m abaixo do ponto de equilíbrio?

João construiu um pêndulo simples para estudar o Movimento Harmônico Simples, usando uma massa de 2 kg suspensa por uma corda de 3 metros de comprimento. Ele desloca a massa até uma altura de 1,5 metros em relação à sua posição de equilíbrio e a solta a partir do repouso. Desconsiderando a resistência do ar e assumindo que a energia mecânica é conservada: a) Determine a energia potencial gravitacional da massa no ponto inicial e a energia cinética no ponto mais baixo. b) Calcule a velocidade máxima atingida pela massa no ponto mais baixo. c) Estime a energia potencial elástica quando a massa está na altura de 1 metro em relação à posição de equilíbrio e determine a velocidade no mesmo instante.

Um estudante de Física deseja estudar o Movimento Harmônico Simples (MHS) em um laboratório. Para isso, ele pendura um bloco de massa m = 0,5 kg em uma mola horizontal de constante elástica k = 200 N/m, cuja extremidade está fixa a uma parede. Inicialmente, o bloco está em repouso e a mola não está deformada. O aluno, então, estica a mola em uma distância x = 10 cm e solta o bloco, fazendo-o oscilar no MHS. Despreze a resistência do ar e a força de atrito entre o bloco e a superfície. a) Determine a energia mecânica total do bloco no momento em que foi solto. b) Calcule a velocidade máxima que o bloco atinge durante seu movimento. c) Determine a posição do bloco no momento em que a energia cinética é igual à energia potencial elástica.