Uma aluna coloca seu livro de física de 500 g em uma mesa sem atrito. Ela empurra o livro contra uma mola, comprimindo a mola em então solta o livro. Qual é a velocidade do livro enquanto ele desliza para longe da mola? A constante da mola é .

Passo 1

Vamos resumir o que o problema está pedindo. Uma aluna coloca um livro de 500 g em uma mesa sem atrito e empurra o livro contra uma mola, comprimindo-a em 4,0 cm. Ao soltar o livro, queremos descobrir qual é a velocidade com que ele se move para longe da mola. Para resolver isso, vamos precisar entender as leis da conservação da energia, especialmente como a energia armazenada na mola se transforma em energia cinética do livro.

Passo 2

Primeiro, vamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional (SI) para facilitar os cálculos. A massa do livro é 500 g, que é igual a 0,5 kg, e a compressão da mola é 4,0 cm, que é igual a 0,04 m.

Passo 3

A energia potencial armazenada na mola comprimida pode ser calculada usando a fórmula:
onde:
  • é a energia potencial,
  • é a constante da mola,
  • é a compressão da mola.

Passo 4

Substituindo os valores na fórmula:
Então, a energia armazenada na mola é de 1 Joule.

Passo 5

Como não há atrito na mesa, toda essa energia potencial será convertida em energia cinética ( ) do livro quando ele for liberado. A energia cinética é dada por:
onde:
  • é a energia cinética,
  • é a massa do objeto,
  • é a velocidade do objeto.

Passo 6

Igualando a energia potencial da mola à energia cinética do livro:
Podemos simplificar a equação cancelando o fator :

Passo 7

Resolvendo para :

Passo 8

Substituindo os valores:

Resposta

A velocidade do livro ao deslizar para longe da mola é de 2 metros por segundo.

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(A) .
© .
(B) .
(D) .
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Resp.: d) .
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(A) para o norte.
© a
(B) para o leste.
(D) a a Leste do Norte.