Exercícios Resolvidos de Energia Cinética + Energia Gravitacional + Energia Elástica
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Um bloco está em movimento sobre um trilho horizontal sem atrito quando encontra o trilho circular vertical, também sem atrito, mostrado na figura. O bloco passa pelos pontos antes de retornar ao trilho horizontal. No ponto :
(a) a energia mecânica do bloco é máxima
(b) a força resultante sobre o bloco é zero
(c) a aceleração do bloco é zero
(d) a rapidez do bloco é mínima
(e) a força resultante sobre o bloco aponta para cima
Passo 1
Vamos apontar as forças sobre o bloco
Vamos ter a força normal e a força peso apontando pro centro do círculo.
A força resultante desse movimento é a força centrípeta. Assim vemos que o item (b) está errada.
Como a força centrípeta aponta para o centro do movimento circular, essa força centrípeta aponta para baixo, então a letra (e) está errada também.
Se a força resultante é não nula, isso significa que o bloco tem uma aceleração que, nesse caso, é a aceleração centrípeta. Com isso a opção (c) é errada também.
Passo 2
Vamos agora olhar a energia mecânica do bloco. Antes subir o trilho circular, vamos supor que a velocidade do bloco é . Assim conforme o bloco chega a uma altura no trilho circular a sua velocidade será . A relação entre e é obtida pela conservação da energia mecânica
Como é fixo, conforme a altura do bloco vai aumentando a sua velocidade irá diminuir. Quando a altura for máxima, ou seja , a velocidade será mínima. Então a letra (d) é correta.
A letra (a) está errada por que a energia mecânica durante todo o movimento é constante. O que muda são as energias potencial e cinética, já a mecânica fica constante!
Resposta
(D)