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.