Questão 5. Numa montanha russa de um parque de diversões, um carrinho de massa
está a uma altura
em relação ao solo com velocidade de módulo
. Ao atingir o nível do solo sua velocidade vale
. Considere
.Em relação à energia mecânica deste sistema, podemos afirmar que
a) sua variação é de - 1600 J , pois há forças não conservativas exercidas no carrinho.
b) sua variação é de 4000 J , pois o peso realiza trabalho positivo.
c) sua variação é de - 800 J , devido ao trabalho da força de resistência do ar.
d) ela não varia, pois há conservação de energia.
a) sua variação é de - 1600 J , pois há forças não conservativas exercidas no carrinho.
b) sua variação é de 4000 J , pois o peso realiza trabalho positivo.
c) sua variação é de - 800 J , devido ao trabalho da força de resistência do ar.
d) ela não varia, pois há conservação de energia.
Passo 1
O enunciado descreve um carrinho de montanha-russa de massa
que parte de uma altura
com velocidade inicial
e atinge o solo
com velocidade
. Vamos usar o conceito de energia mecânica, definida como a soma da energia cinética e da energia potencial gravitacional, e aplicar
onde
é o trabalho das forças não conservativas.
Passo 2
Calculamos a energia mecânica inicial
na altura
:
Passo 3
Calculamos a energia mecânica final
ao atingir o solo
:
Passo 4
A variação da energia mecânica é
Como
, houve perda de energia mecânica, igual ao trabalho das forças não conservativas (por exemplo, resistência do ar).
Resposta
a) sua variação é de
, pois há forças não conservativas exercidas no carrinho.