A figura mostra uma mola comprimida empurrando bloco desde o ponto A, onde sua deformação é XA = 0,40 m, até o ponto 0, no qual a mola não apresenta deformação. O gráfico F x X mostra como varia a força F exercida pela mola sobre o bloco. Então, qual o trabalho que a mola realiza ao empurrar o bloco de A para 0?

Questão

A figura mostra uma mola comprimida empurrando bloco desde o ponto A, onde sua deformação é XA = 0,40 m, até o ponto 0, no qual a mola não apresenta deformação. O gráfico F x X mostra como varia a força F exercida pela mola sobre o bloco. Então, qual o trabalho que a mola realiza ao empurrar o bloco de A para 0?

Imagem 1

Gráfico F x X: força aplicada pela mola em função da deformação x (linha reta passando por 0, com marcações em x = 0,10; 0,20; 0,30; 0,40 m e correspondentes valores de F).

Imagem 2

Diagrama pequeno mostrando a mola comprimida empurrando o bloco (posição A com xA = 0,40 m e posição 0 sem deformação).

Alternativas

A
Resposta certa

12 J

B

16 J

C

22J

D

8 J

E

18 J

Explicação

O trabalho realizado pela mola sobre o bloco ao ir de xA=0,40 mx_A=0{,}40\,\text{m} até x=0x=0 é a área sob o gráfico F×xF\times x (ou W=∫00,40F(x) dxW=\int_{0}^{0{,}40}F(x)\,dx).

Pelo enunciado/figura, a força é linear: F(x)=150xF(x)=150x (em N). Então:

W=∫00,40150x dx=150[x22]00,40=150⋅0,4022=150⋅0,08=12 J.W=\int_{0}^{0{,}40}150x\,dx =150\left[\frac{x^2}{2}\right]_{0}^{0{,}40} =150\cdot \frac{0{,}40^2}{2} =150\cdot 0{,}08 =12\,\text{J}.

(Equivalente a calcular a área do triângulo: base 0,400{,}40 e altura F(0,40)=60 NF(0{,}40)=60\,\text{N}, logo W=12⋅0,40⋅60=12 JW=\frac{1}{2}\cdot 0{,}40\cdot 60=12\,\text{J}.)

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