Um bloco de 263 g é deixado cair sobre uma mola vertical de constante elástica
. O bloco adere-se à mola, que se comprime
antes de parar. Enquanto a mola está sendo comprimida:
a) Qual é o trabalho realizado pela força da gravidade?
b) Qual é o trabalho realizado pela mola?
c) Qual era a velocidade do bloco imediatamente antes de tocar a mola?
d) De que altura o objeto foi solto?
a) Qual é o trabalho realizado pela força da gravidade?
b) Qual é o trabalho realizado pela mola?
c) Qual era a velocidade do bloco imediatamente antes de tocar a mola?
d) De que altura o objeto foi solto?
Passo 1
O enunciado dá um bloco de massa
que cai sobre uma mola vertical de constante elástica
. A mola comprime
até parar. Vamos usar o conceito de trabalho de forças constantes (gravidade e força elástica) e o teorema do trabalho e energia para responder as partes (a) a (d).
Passo 2
Enquanto a mola é comprimida, a força da gravidade realiza trabalho
onde adotamos
. Logo,
Passo 3
O trabalho realizado pela mola (força elástica) é
Passo 4
Para achar a velocidade
imediatamente antes de tocar a mola, aplicamos o teorema do trabalho e energia entre o instante de contato (energia cinética
) e o instante de parada (energia cinética final nula):
Assim
e
Passo 5
O bloco foi solto do repouso de uma altura
acima da mola. Na queda livre até o contato, temos
portanto
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)