Uma força de 10 N mantém comprimida uma mola ideal com uma constante elástica de 20 N / m. A energia potencial da mola é
A) 0,5 J
B) 2,5 J
C) 5 J
D) 10 J
E) 200 J

Passo 1

Então, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos uma mola ideal que está sendo comprimida por uma força de 10 N. A constante elástica dessa mola é de 20 N/m. Queremos descobrir qual é a energia potencial armazenada nessa mola comprimida. Para resolver isso, vamos usar a fórmula da energia potencial de uma mola, que envolve a constante elástica e a deformação da mola.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar qual é a fórmula da energia potencial armazenada em uma mola. A fórmula é:
U = 12 k x^2
Aqui, é a energia potencial, é a constante elástica da mola, e é a deformação (quanto a mola foi comprimida ou esticada).

Passo 3

Mas para usar essa fórmula, precisamos saber quanto a mola foi comprimida, ou seja, o valor de F = k x . Sabemos que a força aplicada é relacionada à deformação pela fórmula:
Onde é a força aplicada, é a constante elástica, e é a deformação.

Passo 4

Vamos reorganizar essa fórmula para encontrar x = Fk :
x = 10, N20, N/m = 0,5, m
Substituindo os valores que temos:
Então, a mola foi comprimida 0,5 metros.

Passo 5

Agora que temos o valor de U = 12 times 20, N/m times (0,5, m)^2 , podemos voltar à fórmula da energia potencial:
U = 12 times 20 times 0,25 = 10 times 0,25 = 2,5, J
Calculando passo a passo:

Resposta

A energia potencial da mola é 2,5 J. Portanto, a resposta correta é a letra B).

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