Um atleta olímpico oscila sobre um trampolim, atingindo pontos ligeiramente mais elevados para cada oscilação. Explique como ele faz aumentar a energia mecânica total do sistema.

Passo 1

Então, a gente tem um atleta olímpico que está pulando num trampolim e, a cada pulo, ele consegue alcançar alturas um pouco maiores. A pergunta é: como ele consegue aumentar a energia mecânica total do sistema? Vamos precisar entender sobre energia mecânica, que é a soma de energia potencial e energia cinética, e também sobre como movimentos podem adicionar energia nesse sistema.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a energia mecânica ( Em) de um sistema é a soma da energia potencial ( Ep), que depende da posição, e da energia cinética ( Ek), que depende do movimento. Então, temos:
Em = Ep + Ek

Passo 3

Quando o atleta pula no trampolim, ele converte energia muscular em movimento. Ao agitar o corpo, ele pode sincronizar seus músculos com o movimento do trampolim para adicionar energia ao sistema. Isso significa que ele está fazendo trabalho sobre o trampolim para aumentar a energia total.

Passo 4

Toda vez que o atleta empurra o trampolim no momento certo, ele está adicionando energia externa ao sistema. Esse trabalho extra aumenta a energia mecânica total, permitindo que ele alcance alturas maiores em cada oscilação.

Passo 5

Além disso, ao ajustar a força e o tempo de suas empurradas, o atleta consegue otimizar a transferência de energia para o trampolim, maximizando o aumento da energia mecânica a cada pulo.

Resposta

O atleta aumenta a energia mecânica total do trampolim realizando trabalhos adicionais com seus músculos no momento certo durante as oscilações, sincronizando seus movimentos para transferir energia externa ao sistema, o que faz com que cada pulo alcance alturas maiores.

Exercícios relacionados

Visto que somente variações de energia potencial são relevantes, um estudante decide fazer a enegia potencial elástica de uma mola igual a zero quando a mola está esticada a uma distância x0. O estudante decide, portanto, fazer U(x)=(1 / 2) k(x-x0)^2. Isto está correto ? Explique.
Um raio de luz entra na atmosfera de um planeta e desce verticalmente para a superfície uma distância h abaixo. O índice de refração onde a luz entra na atmosfera é 1,00, e aumenta linearmente com a distância para ter o valor n na superfície do planeta.
(a) Por qual intervalo de tempo a luz atravessa esse caminho?
(b) Por qual fração é o intervalo de tempo maior do que o requerido na ausência de uma atmosfera?
Das três formas de energia - cinética, potencial gravitacional e potencial elástica - qual(is) delas pode(m) ser negativa(s) ? Qual(is) pode(m) ser positiva(s) ? Explique.
Um jogador de beisebol rebate duas bolas idênticas, lançando-as com a mesma velocidade escalar inicial, mas formando dois ângulos iniciais diferentes. Se as bolas possuem a mesma energia cinética inicial em cada caso, explique por que elas não atingem a mesma altura máxima.