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Caso necessário, utilize os seguintes valores de constantes:

 

aceleração de gravidade local g = 10m/s^2

massa específica da água = 1,0 ,g/cm^3

calor específico da água = 4,2 ,kJ/kg ,K

 

Um relógio de pêndulo simples é montado no pátio de um laboratório em Novosibirsk na Sibéria, utilizando um fio de suspensão de coeficiente de dilatação 1×10^{–5ºC–1} . O pêndulo é calibrado para marcar a hora certa em um bonito dia de verão de 20°C. Em um dos menos agradáveis dias do inverno, com a temperatura a –40°C, o relógio:

Resposta:

A resposta certa é a letra B) 26 s por dia.

Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar o problema. Temos um relógio de pêndulo simples montado no pátio de um laboratório em Novosibirsk, na Sibéria, utilizando um fio de suspensão de coeficiente de dilatação $1 cdot 10^{-5} degree C^{-1}$. O pêndulo é calibrado para marcar a hora certa em um bonito dia de verão de 20°C. Em um dos menos agradáveis dias do inverno, com a temperatura a -40°C, o relógio apresenta um desvio.

O coeficiente de dilatação do fio de suspensão é $1 cdot 10^{-5} degree C^{-1}$, o que significa que, para cada grau Celsius de variação de temperatura, o comprimento do fio varia em $1 cdot 10^{-5}$ vezes o seu comprimento original.

Quando a temperatura diminui de 20°C para -40°C, a variação de temperatura é de 60°C. Portanto, o comprimento do fio de suspensão diminui em $60 cdot 1 cdot 10^{-5} = 0,006$ vezes o seu comprimento original.

Como o período de oscilação do pêndulo é diretamente proporcional ao comprimento do fio de suspensão, o período de oscilação do pêndulo também diminui. Isso significa que o relógio irá marcar o tempo mais rápido do que o normal.

Para calcular a variação do período de oscilação, podemos usar a fórmula $T = 2 pi sqrt{frac{l}{g}}$, onde $l$ é o comprimento do fio de suspensão e $g$ é a aceleração de gravidade local.

Substituindo os valores, temos $T = 2 pi sqrt{frac{l cdot (1 - 0,006)}{10}} approx 0,994 T_0$, onde $T_0$ é o período de oscilação original.

Isso significa que o período de oscilação do pêndulo diminui em cerca de 0,6% em relação ao seu valor original.

Como o relógio marca o tempo em função do período de oscilação do pêndulo, isso significa que o relógio irá marcar o tempo mais rápido do que o normal. Portanto, em um dia, o relógio irá adiantar cerca de 26 segundos.

Portanto, a resposta certa é a letra B) 26 s por dia.

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