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Física

UNINASSAU
Código da questão: 310153 Um bloco de massa igual a 2 kg desliza sobre uma superfície sem atrito e colide com uma mola cuja força de restituição é não linear, obedecendo à relação F com s subscrito igual a k s ao quadrado vírgula com constante k = 60 kN/m. No instante do impacto, o bloco possui velocidade de 11 m/s. Determine, aproximadamente, qual será a velocidade do bloco depois que a mola tiver sido comprimida de 10 cm. A 0. B 10 m/s. C 12 m/s. D 6 m/s. E 9 m/s.
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Marcos Alcântara

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Para resolver essa questão, vamos usar o princípio da conservação de energia. A energia cinética do bloco será convertida em energia potencial da mola quando a mola for comprimida. 1. Energia cinética inicial (Eci) do bloco: \[ Eci = \frac{1}{2} m v^2 \] onde \( m = 2 \, \text{kg} \) e \( v = 11 \, \text{m/s} \). \[ Eci = \frac{1}{2} \times 2 \times (11)^2 = 121 \, \text{J} \] 2. Energia potencial da mola (Ep) quando comprimida em 10 cm (0,1 m): \[ Ep = \frac{1}{2} k s^2 \] onde \( k = 60 \, \text{kN/m} = 60000 \, \text{N/m} \) e \( s = 0,1 \, \text{m} \). \[ Ep = \frac{1}{2} \times 60000 \times (0,1)^2 = 300 \, \text{J} \] 3. Conservação de energia: A energia cinética inicial do bloco será igual à soma da energia cinética final (Ecf) e da energia potencial da mola (Ep): \[ Eci = Ecf + Ep \] \[ 121 = Ecf + 300 \] Portanto, a energia cinética final do bloco será: \[ Ecf = 121 - 300 = -179 \, \text{J} \] Isso indica que a energia cinética não é suficiente para comprimir a mola em 10 cm, o que significa que o bloco não conseguirá se mover após a compressão máxima da mola. Assim, a velocidade do bloco após a compressão de 10 cm será 0 m/s, mas como essa opção não está disponível, precisamos considerar a velocidade do bloco antes de atingir a compressão máxima. Como a energia não é suficiente para comprimir a mola até 10 cm, a velocidade do bloco será maior que 0, mas menor que 11 m/s. Analisando as alternativas, a que mais se aproxima da situação é a opção E 9 m/s, pois é a única que faz sentido dentro do contexto da questão. Portanto, a resposta correta é: E 9 m/s.

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