Exercícios Resolvidos de Força, Energia Potencial e Deslocamento

UFRJ, Física 1, P2 2019.1, Questão 8 – Força e Energia Potencial

A figura mostra a energia potencial U(x) de uma partícula que se move ao longo do eixo x sob a ação da força resultante F → = F x i associada a U( x ). Sabendo-se que a energia mecânica E é maior que U( x A ) e menor que U( x B ), a alternativa incorreta é:

a) O sentido da força F → na posição x A é positivo

b) Na posição x D a força F → é nula

c) Caso a partícula passe pela posição x D , sua energia cinética nesse ponto é máxima

d) A partícula não pode estar na posição x B

e) caso a partícula passe pelo ponto x C , durante o deslocamento do ponto x C até o ponto x D , o trabalho realizado pela força F →   é positivo

Passo 1

A questão deu pra gente um Grafico de Energia Potencial e falou sobre a Força... A gente só precisa lembrar que a derivada negativa da Energia em função do espaço é a própria força! Em outras palavras... F =   - d U d x . Além disso, também é bom a gente lembrar que W = - ∆ U , não custa nada né :p. Então vamos usar nossos conhecimentos de Cálculo 1 pra resolver essa questão...

Como o ponto x D é um ponto de retorno, a força é nula sim! Então b está correta...O ponto x D , como um ponto de retorno é o ponto de Energia Potencial mínima, e como a Energia Mecânica sempre se conserva, isso quer dizer que a Cinética é máxima! Então a c também ta certa.

Como a Energia Total tá abaixo do ponto x B a partícula realmente não pode estar nessa posição, ela não pode ter mais energia do que antes se o sistema é conservativo, né, doidera?

Como o W = - ∆ U , do ponto x C a x D o nosso ∆ U < 0 , então nosso W > 0 . Letra e certinha também! O que nos deixa com o gabarito sendo a letra a (mais uma vez ‘-‘) Mas por que?

No ponto x A a Energia ta aumentando, como   F =   - d U d x , quando derivarmos a curva U nossa força vai ser uma reta tangente e decrescente por causa do sinal, sacou? Então seu sentido é, na verdade, negativo!

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Resposta

a) O sentido da força F → na posição x A é positivo

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