ITA 2025 — Questão 17 · Colisão

Quando e se necessário, use os seguintes valores para as quantidades a seguir:

Aceleração local da gravidade g= 10 m/s².

Considere um pêndulo simples, com um fio ideal de comprimento sob ação da gravidade de aceleração g, e um sistema massa-mola na horizontal, com uma mola de comprimento natural x₀ e uma massa que desliza sobre uma superfície lisa, conforme a figura. Ambos os corpos, o do pêndulo e o do sistema massa-mola, possuem a mesma massa. No instante inicial, o pêndulo é solto do repouso a partir de um pequeno ângulo $\theta$ com a vertical, enquanto a massa do sistema massa-mola é solta também do repouso a partir de uma posição x₁, em que a mola se encontra comprimida. As duas massas colidem quando a mola atinge seu comprimento natural e quando o pêndulo está na vertical. Nesse instante, elas possuem a mesma velocidade. Assinale a alternativa que corresponde a relação entre o ângulo $\theta$, de lançamento do pêndulo, e os outros parâmetros físicos relevantes.