Questão 47: Um disco de plástico de 75 g é jogado de uma altura de
acima do solo com uma velocidade de
. Quando ele atinge uma altura de
, sua velocidade é de
. (a) Qual o trabalho realizado sobre o disco pelo seu próprio peso? (b) Qual a energia mecânica dissipada pela resistência do ar?
Passo 1
O enunciado dá um disco de massa
lançado de
com velocidade
e que ao atingir
tem velocidade
.
Conteúdo: trabalho de força peso (força conservativa) e teorema da energia mecânica para forças não-conservativas (resistência do ar).
Conteúdo: trabalho de força peso (força conservativa) e teorema da energia mecânica para forças não-conservativas (resistência do ar).
Passo 2
O trabalho da força peso quando o disco sobe de
a
é
com
. Assim,
Arredondando,
.
Passo 3
Calculemos as energias cinética e potencial nos pontos inicial e final:
K1 e U1 em
:
K2 e U2 em
:
A variação da energia mecânica é
Passo 4
Pela teorema da energia mecânica,
onde
é o trabalho das forças não-conservativas (a resistência do ar). Logo
Em módulo, a energia mecânica dissipada pela resistência do ar é
, ou aproximadamente
.
Resposta
(a)
(b) Energia dissipada pela resistência do ar
(b) Energia dissipada pela resistência do ar