Uma mola ideal possui constante elástica
e está presa a uma parede. Um bloco de 5 kg é acoplado à extremidade livre da mola e deslocado 10 cm da posição de equilíbrio, sendo então solto. Qual é a força exercida pela mola sobre o bloco no instante da liberação?
Passo 1
Beleza, aqui a ideia é bem simples de física básica: estamos no tópico de “forças elásticas” (Hooke). A questão diz que temos uma mola ideal com constante elástica
presa a uma parede, e um bloco de massa
é puxado
(0,10 m) da posição de equilíbrio. A pergunta é: qual é a força que a mola faz sobre o bloco no instante em que a soltamos?
O que vamos precisar:
O que vamos precisar:
- Converter
em metros, ou seja, . - Usar a Lei de Hooke, que diz que a força elástica é proporcional ao deslocamento:
Passo 2
Vamos entender a Lei de Hooke:
- A mola exerce uma força que “puxa” o bloco de volta para a posição de equilíbrio.
- O módulo dessa força é dado por
onde -
é a constante elástica (em N/m), -
é o quanto a mola foi esticada ou comprimida (em m).
-
- O sinal “-” em
indica que a força vai no sentido contrário ao deslocamento.
Passo 3
Agora a gente só substitui:
-
-
Logo, o módulo da força é
Como a mola está esticada para fora, a força vai puxar o bloco para dentro (sentido de retorno), mas em valor numérico a gente diz 20 N.
Resposta
A força exercida pela mola sobre o bloco no instante da liberação é de 20 N, no sentido de puxar o bloco de volta à posição de equilíbrio.