Gabarito disponível
Uma bola de dimensões desprezíveis e massa m = 1 move-se em um eixo vertical Oy orientado para cima. Ela está ligada ao ponto y = L por uma mola de constante elástica k = 1 e comprimento natural L, e as únicas forças que atuam em seu movimento são a força peso e a força elástica da mola. Nessa situação, há uma posição de equilíbrio em y₀ = −10. Num instante t₀, a bola é colocada em y₀ com velocidade v₀ = 9, e ela se desloca verticalmente até atingir uma altura máxima y₁. Considere que todas as unidades estão no sistema MKS e que a aceleração da gravidade é 10 m/s². Nessas condições, pode-se afirmar que:
Resolução comentada
Oscilação harmônica em torno de y = −10 com amplitude 9 m.
No equilíbrio, k(L − y₀) = mg, ou seja, L + 10 = 10, logo L = 0. O movimento é MHS com ω = √(k/m) = 1 em torno de y₀ = −10. Partindo do centro com v₀ = 9, a amplitude é v₀/ω = 9. A altura máxima é y₁ = −10 + 9 = −1 < 0.
Análise das alternativas
B, C, D e E exigiriam y₁ ≥ 0, o que demandaria amplitude maior ou igual a 10; a amplitude é só 9.
Referência: Oscilações – MHS no sistema massa-mola vertical.
Resolução comentada do VaiConcursos.