Exercícios Resolvidos de Força Elástica

Um bloco, apoiado sobre uma superfície horizontal com atrito não desprezível, está preso a uma das extremidades de uma mola (que tem sua outra extremidade presa à parede), e executa um movimento oscilatório. Na posição representada na Figura I, a mola está comprimida de uma distância x em relação ao seu comprimento natural. Em um instante posterior, ela encontra-se na posição representada na Figura II, com a mola distendida da mesma distância x . Em ambas as situações o bloco está se movendo para a direita, com velocidades respectivamente iguais a V → 1 e V → 2 . Sendo F → 1 e F → 2 as forças exercidas pela mola sobre o bloco nas situações I e II, respectivamente, é correto afirmar que:

a) F → 1 aponta para a direita, F → 2 aponta para a esquerda e V → 1 > V → 2

b) F → 1 aponta para a direita, F → 2 aponta para a esquerda e V → 1 = | V → 2 |

c) F → 1 e F → 2 apontam para a direita e V → 1 > | V → 2 |

d) F → 1 e F → 2 apontam para a esquerda e V → 1 = | V → 2 |

e) F → 1 aponta para a esquerda, F → 2 aponta para a direita e V → 1 > V → 2

f) F → 1 aponta para a esquerda, F → 2 aponta para a direita e V → 1 = | V → 2 |

Passo 1

Vamos analisar cada uma das situações:

Situação I:

A mola está comprimida de uma distância x , ela irá portanto fazer força para voltar ao seu tamanho relaxada e para isso exercerá no bloco uma força para a direita.

Situação II:

Após passar do ponto em que a mola está no tamanho natural, a inércia do bloco faz com que a mola seja distendida e, consequentemente comece a fazer força para voltar ao seu tamanho natural. Esta força portanto age puxando o bloco para a esquerda.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Para fazermos a análise do módulo das velocidades, devemos estar atentos em duas informações do enunciado: a primeira é que a superfície que o bloco está deslizando tem atrito e a segunda é que a situação II acontece em um instante posterior à situação I.

Usando portanto o princípio da conservação da energia mecânica, sabemos que o que difere a energia entre as duas situações é exatamente a energia que foi dissipada pelo atrito entre os dois instantes. Portanto, concluímos que:

V 2 → < | V 1 → |

Resposta

(a)

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