Exercícios Resolvidos de Energia Cinética + Energia Gravitacional + Energia Elástica

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Enunciado

O gráfico abaixo mostra a energia potencial U x em joules associada à força conservativa F x que age sobre um corpo de massa 5,0   k g . Quando o corpo está em x = 5,0   m sua velocidade é - 2,0   m / s . Quando o corpo passa pela posição x = 3,0   m é correto afirmar que sua energia cinética é:

(A) K = 2,0   J

(B) K = 3,0   J

(C) K = 4,0   J

(D) K = 5,0   J

(E) K = 10   J

Passo 1

O enunciado diz que a força F x é conservativa, ou seja, ela não faz o sistema perder energia.

Então, podemos trabalhar com a conservação da energia mecânica.

E M 0 = E M

Temos dois tipos de energia para analisar, a cinética K e a potencial U , mostrada no gráfico. O instante inicial será quando a partícula estiver em x = 5   m e o instante final será quando a partícula estiver em x = 3   m .

Queremos encontrar a energia cinética final K x = 3   m :

K 0 + U 5 = K + U 3

m v 0 2 2 + U 5 = K + U 3

Passo 2

Precisamos achar o valor de U 5 e U 3 .

Dentro do gráfico, na escala vertical,cada quadradinho vale 1   J e, na escala horizontal, cada quadradinho vale 1   m . Então:

U 5 = - 18   J

U 3 = - 13   J

Agora, podemos suabstituir os valores de U , de velocidade e de massa na expressão para encontrar a energia cinética em x = 3   m :

m v 0 2 2 + U 5 = K + U 3

5 - 2 2 2 + - 18 = K + - 13

10 - 18 = K - 13

K = 5   J

Ficamos com a alternativa (D)

Resposta

Letra (D)

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