(b) Em que princípio da física se baseia o funcionamento de uma montanha russa?

Passo 1

Aqui temos uma pergunta sobre qual princípio da física está por trás do funcionamento de uma montanha-russa. Vamos usar os conceitos de energia potencial e energia cinética, além do princípio de conservação da energia, para entender como tudo funciona.

Passo 2

Primeiro, é importante entender que uma montanha-russa funciona principalmente através da troca entre energia potencial gravitacional e energia cinética. A energia potencial depende da altura da montanha-russa, enquanto a energia cinética depende da velocidade do carrinho.

Passo 3

Quando o carrinho da montanha-russa é puxado para o topo da primeira colina, ele ganha energia potencial gravitacional, que é calculada pela fórmula:
onde:
  • é a massa do carrinho,
  • é a aceleração devido à gravidade,
  • é a altura.

Passo 4

Ao descer a colina, a energia potencial é convertida em energia cinética, que é dada por:
onde:
  • é a velocidade do carrinho.

Passo 5

O princípio de conservação da energia nos diz que, na ausência de atritos e outras perdas, a energia total (soma de energia potencial e cinética) se mantém constante durante o movimento do carrinho na montanha-russa.

Passo 6

Na prática, alguns fatores como atrito e resistência do ar reduzem um pouco a conservação perfeita da energia, mas o princípio principal ainda explica bem o funcionamento geral da montanha-russa.

Resposta

O funcionamento de uma montanha-russa se baseia no princípio da conservação da energia, utilizando a troca entre energia potencial gravitacional e energia cinética.

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(a) as velocidades dos blocos 1 e 2 imediatamente após a colisão considerando a colisão elástica.
(b) a distância se a colisão é perfeitamente inelástica.
Figura 9-67 Problema 68.
© a velocidade do centro de massa imediatamente antes da colisão inelástica.
(d) a velocidade do centro de massa imediatamente após a colisão inelástica.
(e) o vetor impulso sobre o bloco 1 durante a colisão inelástica em função de .
(f) o vetor impulso sobre o bloco 2 durante a colisão inelástica em função de .