Um bloco cuja massa é igual a 680 g está preso a uma mola cuja constante elástica
é
. O bloco é puxado sobre uma superfície sem atrito por uma distância
, a partir de sua posição de equilíbrio em
, e solto do repouso em
. a) Qual é a energia mecânica E do oscilador linear?
Passo 1
Então, temos um bloco de massa m = 680 g preso a uma mola com constante elástica k = 65 N/m. Ele é puxado até x = 11 cm (0,11 m) e liberado do repouso. A questão pede a energia mecânica E do oscilador linear.
Conteúdo: energia em oscilador harmônico simples. Vamos usar a fórmula da energia potencial elástica (Hooke) e ficar de olho na conservação de energia.
Conteúdo: energia em oscilador harmônico simples. Vamos usar a fórmula da energia potencial elástica (Hooke) e ficar de olho na conservação de energia.
Passo 2
Na oscilação harmônica simples, a energia mecânica total E é a soma da energia cinética (K) e da energia potencial elástica (U):
No instante em que o bloco é solto (na máxima distensão x = A), a velocidade é zero, logo K = 0. Isso significa que toda a energia mecânica está armazenada como energia potencial elástica.
Passo 3
A fórmula da energia potencial elástica de uma mola é
Como E = U nesse ponto, temos
Passo 4
Agora é só colocar os números. Primeiro, convertemos 11 cm para metros:
Depois,
Passo 5
Vamos calcular passo a passo: