Uma massa de 1 kg está preso a uma extremidade de uma mola horizontal. A outra extremidade está preso a uma parede. Se a constante elástica da mola é de
e a amplitude do movimento é de 10 cm , qual é a energia potencial elástica máxima do sistema massa-mola?
Passo 1
Beleza, o exercício diz que a gente tem uma massa de 1 kg presa a uma mola horizontal com constante elástica
e que o movimento ocorre com amplitude
. A parada é calcular a energia potencial elástica máxima do sistema massa-mola. O conteúdo aqui é Oscilações Harmônicas Simples (OHS) e, mais especificamente, a fórmula da energia potencial elástica de uma mola, que vamos precisar usar:
Passo 2
Antes de aplicar, bora entender a teoria do começo:
- Lei de Hooke: a mola exerce uma força
quando é esticada/comprimida em . - A energia potencial elástica (U) armazena o “tranco” que a mola dá ao voltar:
- Numa oscilação, a força máxima (e a energia potencial máxima) rolam no deslocamento máximo, que é justamente a amplitude
. Então, para achar a energia potencial elástica máxima, basta pôr na fórmula.
Passo 3
Agora é plug-and-play:
Calculando
Resposta
A energia potencial elástica máxima do sistema é
.