Um bloco de gelo, em seu ponto de fusão e com massa inicial de , desliza sobre uma superfície horizontal, começando à velocidade de e finalmente parando, depois de percorrer 28,3m. Calcule a massa de gelo derretido como resultado do atrito entre o bloco e a superfície. (Suponha que todo o calor produzido pelo atrito seja absorvido pelo bloco de gelo.)

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos um bloco de gelo com massa inicial de que começa a deslizar com uma velocidade de e para depois de percorrer . Queremos calcular quanto gelo derreteu devido ao atrito entre o bloco e a superfície. Para resolver isso, vamos usar conceitos de energia cinética e calor latente de fusão.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a energia cinética inicial do bloco de gelo. A energia cinética ( ) de um objeto em movimento é dada pela fórmula:
Onde:
  • é a massa do objeto,
  • é a velocidade.
Então, substituindo os valores:
Calculando isso:

Passo 3

Toda essa energia cinética é dissipada pelo atrito enquanto o bloco desliza até parar. A energia dissipada pelo atrito ( ) é igual à energia cinética inicial:

Passo 4

Agora, vamos calcular a massa de gelo que derreteu devido a esse calor. Sabemos que o calor necessário para derreter uma certa massa de gelo é dado pela fórmula:
Onde:
  • é a massa de gelo derretida,
  • é o calor latente de fusão do gelo ( ).
Rearranjando a fórmula para encontrar :

Resposta

A massa de gelo derretido devido ao atrito é aproximadamente , ou seja, cerca de .

Exercícios relacionados

Sabe-se que, para o nitrogênio gasoso ( , as constantes de van der Waals são e . Calcule a pressão a que estará submetida uma amostra de de nitrogênio num recipiente de 0,192 litro a uma temperatura de :
a) considerando comportamento de gás ideal
b) considerando comportamento de gás de van der Waals.
c) Usando o diagrama reduzido de compressibilidade, considerando .
Responda as seguintes questões teóricas: O que acontece com a temperatura de um sistema constituido por um gás ideal numa compressão adiabática? Explique o que ocorre em termos de energia interna, considerando que não há troca de calor entre sistema e meio externo e não há interações entre as moléculas.
Em um circuito LC oscilante, e . No instante , a carga do capacitor é zero e a corrente é . © Qual é o valor da taxa?
Em um circuito LC oscilante, e . No instante , a carga do capacitor é zero e a corrente é . (b) Em que instante de tempo a taxa com a qual a energia é armazenada no capacitor é máxima pela primeira vez?