Explique por que as energias potencial e a energia cinética de um sistema mola-bloco nunca podem ser negativas.

Passo 1

Beleza! A gente tem que explicar por que a energia potencial e a energia cinética num sistema mola-bloco nunca podem ser negativas. Isso envolve conceitos de energia mecânica na física, especificamente cinética e potencial. Pra resolver, vamos precisar entender o que cada tipo de energia representa e como elas são calculadas.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre energia cinética. Ela está relacionada ao movimento do objeto. A fórmula é:
Onde:
  • é a massa do objeto
  • é a velocidade
Como tanto a massa quanto o quadrado da velocidade são sempre positivos ou zero, a energia cinética nunca pode ser negativa.

Passo 3

Agora, vamos para a energia potencial na mola, que é a energia armazenada quando a mola está comprimida ou esticada. A fórmula é:
Onde:
  • é a constante da mola
  • é a deformação da mola (compressão ou extensão) a partir da posição de equilíbrio
Aqui, tanto quanto são sempre positivos ou zero, então a energia potencial também nunca pode ser negativa.

Passo 4

Além disso, em um sistema mola-bloco sem atrito ou outras perdas de energia, a energia mecânica total é a soma da energia cinética e da energia potencial:
Como ambas as energias são não negativas, a energia total também não pode ser negativa.

Resposta

Portanto, tanto a energia cinética quanto a energia potencial num sistema mola-bloco nunca podem ser negativas porque suas fórmulas envolvem apenas termos positivos ou zero, garantindo que esses tipos de energia sempre tenham valores iguais ou superiores a zero.

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$$
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