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

A

1 J

B
Resposta certa

-1 J

C

2 J

D

-2 J

E

-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:

KA=12mv2=12⋅2⋅32=9 JK_A=\frac12 mv^2=\frac12\cdot 2\cdot 3^2=9\,\text{J}

No ponto B o bloco para, então:

KB=0K_B=0

Energia potencial elástica armazenada na mola em B:

Uel,B=12kx2=12⋅100⋅(0,40)2=50⋅0,16=8 JU_{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:

Wat=(KB+Uel,B)−(KA+Uel,A)=(0+8)−(9+0)=−1 JW_{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.

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