Question
9. Um pêndulo simples é composto por uma haste metálica I leve , presa a um eixo bem lubrificado , e por uma esfera pequena de massa muito maior que a da haste , presa à sua extremidade oposta 1. 0 período P para pequenas assistance da gravidade local . Considere este pêndulo nas três situações: oscilações de um pêndulo é proporcional à raiz quadrada da razão entre o comprimento da haste metálica e a 1. Em um laboratório localizado ao nível do mar , na Antártida , a uma temperatura de 0^circ C 2.No mesmo laboratório , mas agora a uma temperatura de 250 K. 3. Em um laboratório no qual a temperatura é de 32^circ F, . em uma base lunar , cuja aceleração da gravidade é igual a um sexto daquela da Terra.
Solution
4.6
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Alice
Profissional · Tutor por 6 anos
Resposta
Para resolver o problema, precisamos calcular o período de oscilação do pêndulo em cada uma das três situações fornecidas. O período de um pêndulo simples é dado pela fórmula:
onde
é o comprimento do pêndulo e
é a aceleração da gravidade.### Situação 1: Em um laboratório localizado ao nível do mar, na Antártida, a uma temperatura de
Aqui, a aceleração da gravidade
é aproximadamente
.
### Situação 2: No mesmo laboratório, mas agora a uma temperatura de 250 KPara calcular o período em uma temperatura diferente, precisamos ajustar a aceleração da gravidade
para refletir a mudança de temperatura. A aceleração da gravidade diminui com a temperatura, e podemos usar a aproximação:
onde
é a aceleração da gravidade em
(temperatura inicial,
ou 273.15 K), e
é a nova temperatura.Para
(273.15 K):
Para
:
Agora, calculamos o período:
### Situação 3: Em um laboratório no qual a temperatura é de
, em uma base lunar, cuja aceleração da gravidade é igual a um sexto daquela da TerraPrimeiro, convertemos
para Celsius:
Agora, a aceleração da gravidade na Lua é
da da Terra:
Calculamos o período:
### Resumo dos períodos:1. Em
(nível do mar, Antártida):
2. Em 250 K (mesmo laboratório, temperatura ajustada):
3. Em
(base lunar):