USP – Física 1 – 2020.2 – P2+P3 (Grupo 1) – Discursiva
. Uma mola tem uma extremidade fixa em uma parede vertical e a outra num carrinho de massa , que movimenta-se como uma partícula numa superfície horizontal sem atrito, sujeita a uma força elástica dada por . Se o carrinho passa pela posição com velocidade , sua velocidade escalar ao passar pela posição , em metros por segundo, é:
Passo 1
Vamos detonar com essa juntos!
Para encontrar essa velocidade, vamos fazer um caminho onde vamos usar a conservação de energia, dada por:
Onde é a energia cinética do carrinho e é a energia potencial elástica relacionada a mola, assim:
Onde o instante inicial é em e o final é em que é o que nos interessa. Então a energia potencial inicial é zero, assim:
Na nossa expressão temos a constante elástica que podemos encontrar o valor dela lembrando que a força que uma mola realiza em um corpo é dada por:
Comparando com a força que o enunciado nos deu, temos que .
Com isso a gente pode isolar e calcular seu valor.
Passo 2
Temos o seguinte:
Substituindo os valores que conhecemos, temos:
Assim temos que:
Essa é a velocidade que tanto queríamos, então finalizamos essa com sucesso!