Um corpo, de massa m = 2,0 kg, move-se sobre uma superfície horizontal com atrito, indo de encontro de uma mola cuja a constante elástica é k = 100 N/m. A velocidade do corpo imediatamente antes de atingir a mola é v = 3,0 m/s. O corpo comprime a mola X = 40 cm, chegando ao repouso no ponto B. Qual é o trabalho realizado pelo atrito no deslocamento do corpo de A até B?
Questão
Um corpo, de massa m = 2,0 kg, move-se sobre uma superfície horizontal com atrito, indo de encontro de uma mola cuja a constante elástica é k = 100 N/m. A velocidade do corpo imediatamente antes de atingir a mola é v = 3,0 m/s. O corpo comprime a mola X = 40 cm, chegando ao repouso no ponto B.
Qual é o trabalho realizado pelo atrito no deslocamento do corpo de A até B?
Alternativas
1 J
-1 J
2 J
-2 J
-3 J
Explicação
Do ponto A (instante imediatamente antes de tocar a mola) até o ponto B (máxima compressão), aplicamos o teorema da energia mecânica, considerando que a única força não conservativa é o atrito.
Energia cinética inicial em A: [ K_A=\frac12 mv^2=\frac12\cdot 2\cdot 3^2=9,\text{J} ]
No ponto B o bloco para, então: [ K_B=0 ]
Energia potencial elástica armazenada na mola em B: [ U_{el,B}=\frac12 kx^2=\frac12\cdot 100\cdot (0{,}40)^2 =50\cdot 0{,}16=8,\text{J} ]
Como o movimento é horizontal, não há variação de energia potencial gravitacional. Assim, o trabalho do atrito é a variação da energia mecânica: [ W_{at}= (K_B+U_{el,B})-(K_A+U_{el,A})=(0+8)-(9+0)=-1,\text{J} ]
Logo, o atrito retira 1 J de energia do sistema no percurso de A até B.
Alternativa correta: (b).