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A mola ideal representada no desenho I abaixo, possui constante elástica de 256 N/m. Ela é comprimida por um bloco, de massa 2 kg, que pode mover-se numa pista com um trecho horizontal e uma elevação de altura h = 10 cm. O ponto C, no interior do bloco, indica o seu centro de massa. Não existe atrito de qualquer tipo neste sistema e a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s2. Para que o bloco, impulsionado exclusivamente pela mola, atinja a parte mais elevada da pista com a velocidade nula e com o ponto C na linha vertical tracejada, conforme indicado no desenho II, a mola deve ter sofrido, inicialmente, uma compressão de:
a) 1,50.10-3 m b) 1,18.10-2 m c) 1,25.10-1 m d) 2,5.10-1 m e) 8,75.10-1 m
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Matematicamente

há 9 meses

Respostas

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há 9 meses

Para resolver essa questão, precisamos aplicar o princípio da conservação de energia. A energia potencial elástica armazenada na mola quando comprimida deve ser igual à energia potencial gravitacional do bloco quando ele atinge a altura máxima. 1. Energia potencial elástica (Epe) da mola: \[ Epe = \frac{1}{2} k x^2 \] onde \( k = 256 \, \text{N/m} \) e \( x \) é a compressão da mola. 2. Energia potencial gravitacional (Epg) do bloco na altura \( h \): \[ Epg = mgh \] onde \( m = 2 \, \text{kg} \), \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \) e \( h = 0,10 \, \text{m} \). Calculando a energia potencial gravitacional: \[ Epg = 2 \times 10 \times 0,10 = 2 \, \text{J} \] 3. Igualando as energias: \[ \frac{1}{2} k x^2 = mgh \] \[ \frac{1}{2} \times 256 \times x^2 = 2 \] \[ 128 x^2 = 2 \] \[ x^2 = \frac{2}{128} = \frac{1}{64} \] \[ x = \sqrt{\frac{1}{64}} = \frac{1}{8} \, \text{m} = 0,125 \, \text{m} = 1,25 \times 10^{-1} \, \text{m} \] Portanto, a compressão da mola deve ser de \( 1,25 \times 10^{-1} \, \text{m} \). A alternativa correta é: c) 1,25.10^-1 m.

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