Uma mola é comprimida em e possui constante elástica igual a , após ela ser liberada, ela empurra uma bola de massa . No trecho que a bola percorre livremente, a mesma dissipa uma energia igual a . Após esse trecho, a bola se choca contra mola com constante elástica igual a , qual será então a sua deformação?
Passo 1
Vamos entender o que está acontecendo olhando para o desenho
Vamos começar pensando em uma coisa, se a mola está inicialmente comprimida, logo ela armazena uma energia potencial elástica de acordo com a fórmula:
Que leva em consideração a constante elástica e a deformação em metros.
Passo 2
O que nos disse o enunciado sobre essa primeira mola? Que a deformação é igual a:
Porém precisamos que essa unidade seja passada para metros para ser aplicada na fórmula, para essa transformação basta dividir por :
Outra informação é a constante elástica é igual a:
Substituindo esses valores na fórmula da energia potencial elástica:
Teremos:
Para começar, vamos elevaremos ao quadrado:
Multiplicando o pelo :
E fazendo essa divisão encontramos
Pronto, a energia potencial elástica inicial da mola é igual a . Vamos guardar essa informação no coração. ❤
Passo 3
Se a bolinha recebe essa energia potencial elástica que irá se transformar em energia cinética, ela se movimenta e adquire velocidade, porém o enunciado nos disse que tem um trecho em que a bolinha dissipa uma energia, ou seja, ela perde essa energia.
Logo, se inicialmente ela tinha uma energia igual a e dissipa ao longo do caminho, no final ela terá:
E será essa e energia que nossa bolinha terá quando chegar na segunda mola.
Passo 4
Essa energia final passará da bolinha para a segunda mola, deformando a mola! Logo a mola adquire uma energia igual a:
Uma informação dada pelo enunciado sobre essa segunda mola é sobre sua constante elástica:
Queremos saber a deformação dessa segunda mola. Substituindo na fórmula da energia potencial elástica:
Teremos:
Passo 5
Para começar a calcular a deformação, precisamos passar o para o outro lado da igualdade multiplicando:
Realizando a multiplicação de vezes
Vamos passar agora o para o outro lado dividindo:
Essa divisão resulta em:
Para encontrar a deformação , precisamos extrair a raiz quadrada dos dois lados da igualdade:
Que é igual a:
Prontinho, pessoal, descobrimos a deformação da segunda mola!