Exercícios Resolvidos de Energia Cinética + Energia Gravitacional + Energia Elástica

Considere o gráfico da energia potencial U ( x ) associada à única força que atua sobre a partícula, em função da posição x no movimento unidimensional de uma partícula de massa m .

Considere também que a partícula possui energia mecânica E indicada no gráfico. Qual a única correta das afirmativas abaixo:

  1. Por ser x e um ponto de equilíbiro, a velocidade da partícula nesse ponto é nula.
  2. Se em um dado instante a partícula estiver em uma posição x   >   x 3 , ela nunca atingirá a posição x e .
  3. Se a partícula está na posição x 1 , a força sobre ela será nula.
  4. Se a partícula está na posição x 2 , a força sobre ela aponta no sentido positivo do eixo x .
  5. Se em um dado instante a partícula estiver em uma posição x 2 , ela nunca atingirá a posição x e .

Passo 1

O gráfico mostra a energia potencial e a mecânica certo? Não sente falta de nada? Isso mesmo, a energia cinética! Dá uma olhada nesse gráfico modificado então:

Nesse gráfico, a gente levou em consideração a energia cinética, que tem a curva dada por:

K x = E - U x

Tem uma coisa muito estranha nesse gráfico, já percebeu? Se não percebeu, segue uma dica: a própria curva da energia cinética! Como a fórmula da energi cinética é:

K = m v 2 2

Então não poderemos ter valores negativos de energia cinética! A curva real ficará:

Sendo assim, movimentos ao longo do eixo x só são possíveis se passarem por cima da parcela positiva da curva de energia cinética. Uma partícula na posição x 2 pode sim alcançar x e mas veja que uma partícula em x 3 já não consegue.

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Resposta

L e t r a   B

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