Quais sāo as três Leis de Conservaçāo da Mecânica? Defina cada conceito que aparece em cada Lei e exemplifique cada Lei. (Número minimo de dez linhas) (Valor: 1,0pt)
Passo 1
O enunciado pede as três leis de conservação da mecânica: precisamos apresentar cada lei, definir os conceitos físicos que surgem (como momento linear, torque, energia cinética e potencial) e dar um exemplo prático de aplicação.
Passo 2
A primeira lei é a conservação do momento linear num sistema isolado. Define-se o momento linear de uma partícula como
, onde
é a massa e
a velocidade. Se a resultante das forças externas sobre o sistema é zero, ou seja,
, então
e
Exemplo: em uma colisão elástica entre dois carrinhos sobre trilho sem atrito, o somatório dos momentos lineares antes e depois da colisão é o mesmo.
Passo 3
A segunda lei é a conservação do momento angular num sistema sem torques externos. O momento angular de uma partícula em relação a um ponto é
, onde
é o vetor posição. Se a soma dos torques externos
, então
e
Exemplo: uma patinadora gira com os braços abertos e depois os recolhe, diminuindo seu momento de inércia e aumentando sua velocidade angular para manter
constante.
Passo 4
A terceira lei é a conservação da energia mecânica quando atuam apenas forças conservativas. A energia mecânica total é
onde
é a energia cinética e
é a energia potencial associada às forças (por exemplo, gravitacional
). Se não há forças dissipativas (atrito, resistência do ar), então
Exemplo: num pêndulo ideal sem atrito, a soma de
e
permanece constante em qualquer ponto do movimento.
Resposta
- Conservação do momento linear:
, mantido se . - Conservação do momento angular:
, mantido se . - Conservação da energia mecânica:
, mantido com apenas forças conservativas.