Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

CAPÍTULO
N
O QUE É FÍSICA?
- Nosso mundo está repleto de oscilações, nas quais os obj~tos se movem
repetidamente de um lado para outro. Muitas são si~plesmente cunos~s ou desa.
gradáveis mas outras podem ser economicamente importantes ou perigosas. Eis
alguns ex~mplos: quando uin taco rebate uma bola de beisebol, o taco pode sofrer
uma oscilação suficiente para machucar a mão do batedor ou ~esmo se partir em
dois. Quando O vento fustiga uma linha de transmissão de energia elétrica, a linha às
vezes oscila ("galopa", no jargão dos engenheiros elétricos) com tanta intensidade
que pode se romper, interrompendo o fornecimento de energia elétrica a toda uma
região. Nos aviões, a turbulência do ar que passa pelas asas faz com que oscilem,
causando fadiga no metal que põde fazer com que as asas se quebrem. Quando um
trem faz uma curva, as rodas oscilam horizontalmente quando são forçadas a mudar
de direção, produzindo um som peculiar.
Quando acontece um terremoto nas vizinhanças de uma cidade, os edifícios sofrem
oscilações tão intensas que podem desmoronar. Quando urna flecha é lançada
de um arco, as penas da extremidade conseguem passar pelo arco sem se chocar com
ele porque a flecha oscila. Quando se deixa cair urna moeda em um prato metálico,
a moeda oscila de uma forma tão característica que é possível conhecer o valor da
moeda pelo som produzido. Quando um peão de rodeio monta um touro, o corpo do
peão oscila para um lado e para outro enquanto o touro gira e corcoveia (pelo menos,
é o que o peão tenta fazer). ~
O estud? e o control~ das oscilações são dois objetivos importantes da física e
da engenh~ria. Neste ca~1t~lo, vamos discutir um tipo básico de oscilação conhecido
como movimento harmonico simples.
15-2 Movimento Harmônico Simples
A
.
Fig.
.
15-1 a mostra
,
uma sequência de "instantaA
neos
" d
e um sistema
·
osci
·1
a
to'
·
rio simples, uma part1cula que se move repet'd
- , . d 1 amente para um lado e para outro
1
em r~ aça; ª -:;i~e~. e um eixo x. Nesta seção, vamos nos limitar a descrever o
movd1m~dn o. ais a iante, discutiremos como esse tipo de movimento pode ser
pro uz1 o.
Uma propriedade importante do movi·me t .
de oscilações por segundo o , b d
n o osc1lat'
ono
·
e
,
a
f " · 'mero
1
requenc1a, o nu
· sim o o e frequên · 'f · no
SI é o hertz (Hz), definido como
eia e e a unidade de frequência
1 hertz = 1 Hz = l O ·1 - 1)
sc1 açao por segundo = 1 s- 1. ( 15·
U1na grandeza relacionada à frequência , ,
completar u1na oscilação complet ( ' e . 0 periodo T, que é o tempo necessário para
a ou ciclo):
1
T=- .f . ( 15-2)
Todo movin1ento que se repete . .
mento periódico ou n 1 ovirnento ha ª 1 ~t~rvalos regulares é chamado de movi·
nnon1co N O . ados
em lHn 1nov1111ento que se repete de · 1nomento, estamos 1nteress
u111 111odo
pru
·t·
1cu 1 ar, o que está representa
d
o
na