Um bloco de massa m = 5,0   k g está pendurado, através de um fio leve que passa por uma polia sem massa e sem atrito, a um segundo bloco, também de massa m = 5,0   k g . O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a mesa é 0,40. O bloco sobre a mesa é empurrado contra a mola, comprimindo-a de 50   c m a partir de sua posição relaxada. A mola tem uma constante elástica de k = 40   N / m .

a) Mostre o diagrama das forças que atuam em ambos os blocos imediatamente após o bloco sobre a mesa ser solto.

b) Calcule o trabalho da força de atrito no bloco sobre a mesa até que a mola volte à sua posição relaxada

c) Calcule o trabalho da força peso do bloco pendurado enquanto a mola volta à sua posição relaxada;

d) Calcule a velocidade dos dois blocos no instante em que o bloco pendurado desceu 50   c m .

Passo 1

a)

O diagrama de blocos vai ficar:

Passo 2

b)

Utilizando a fórmula do trabalho temos:

W f a t = - F a t . d

Utilizando a fórmula da força de atrito:

W f a t = - μ . N . d

Como o bloco está em equilíbrio da vertical, sabemos que N = P = m g .

W f a t = - μ . m . g . d

Agora é só substituir os dados, não se esqueça de passar a distancia percorrida para metros, d = 50   c m = 0,5   m .

W f a t = - 0,40   .   5   .   10   .   0,5

W f a t = - 10   J

Passo 3

c)

Como os blocos estão ligados por um fio, temos que o bloco pendurado vai descer uma altura h = d .

W P = m g h

W P = 5   .   10   .   0,5

W P = 25   J

Passo 4

d)

Aplicando o teorema trabalho-energia:

U f e l + U P + W f a t = Δ K

1 2 k d 2 + 25 - 10 = 1 2 m t o t a l v 2

1 2 . 40   .   0,5 2 + 25 - 10 = 1 2 5 + 5 v 2

v = 2   m / s

Resposta

a)

b) W f a t = - 10   J

c) W P = 25   J

d) v = 2   m / s

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