Você está brincando de comprimir e soltar, esticar e soltar uma mola. Quando o trabalho da mola será positivo e quando será negativo?
Passo 1
O enunciado pergunta quando o trabalho realizado pela força elástica (da mola) será positivo ou negativo ao comprimir/esticar e em seguida soltar a mola. O conteúdo envolve mecânica clássica, trabalho de força conservativa e a Lei de Hooke.
Passo 2
A mola obedece à Lei de Hooke, segundo a qual a força elástica é dada por
, onde
é a constante elástica e
é a deformação (positiva se esticada, negativa se comprimida). O sinal “
” indica que a força da mola sempre aponta no sentido de restaurar o equilíbrio.
Passo 3
O trabalho da força elástica ao mover de
até
é
Passo 4
Da expressão de
vemos que o sinal depende de
: se
, então
é negativo e
é positivo; se
, então
é negativo.
Resposta
O trabalho da mola é negativo quando você comprime ou estica a mola (vai de equilíbrio a uma deformação maior), pois aí a força elástica se opõe ao deslocamento. Já é positivo quando você solta a mola e ela retorna em direção ao equilíbrio (a força elástica e o deslocamento têm o mesmo sentido).