QUESTÃO 1 (Valor 0,75 ponto) - Um objeto de massa desconhecida é liberado no instante
, na proximidade da superfície da Terra, e entra em queda livre até atingir o solo. O gráfico da variação da energia cinética do objeto em função do tempo é mostrado na figura abaixo.
a) Qual o trabalho realizado pelo chão sobre o objeto durante a colisão do mesmo com o chão? Justifique sua resposta.
a) Qual o trabalho realizado pelo chão sobre o objeto durante a colisão do mesmo com o chão? Justifique sua resposta.
Passo 1
Então, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um objeto que foi solto perto da superfície da Terra e está caindo livremente até bater no chão. Queremos descobrir qual foi o trabalho realizado pelo chão sobre o objeto durante a colisão. Para resolver isso, vamos usar conceitos de energia cinética e trabalho da Física, especificamente da mecânica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é energia cinética. Ela é a energia que um objeto possui devido ao seu movimento e é dada pela fórmula:
Onde:
-
é a energia cinética, -
é a massa do objeto, -
é a velocidade do objeto.
Passo 3
Agora, o trabalho realizado por uma força é definido como a mudança na energia cinética do objeto. Isso é conhecido pelo Teorema do Trabalho-Energia:
Onde:
-
é o trabalho realizado, -
é a variação da energia cinética.
Passo 4
No momento em que o objeto bate no chão, ele para de se mover. Isso significa que a energia cinética final (
) é zero:
A energia cinética inicial (
) é a energia que o objeto tinha ao antes de colidir com o chão.
Passo 5
Aplicando o Teorema do Trabalho-Energia:
Isso mostra que o trabalho realizado pelo chão é negativo e igual à energia cinética que o objeto tinha no momento da colisão.
Resposta
O trabalho realizado pelo chão sobre o objeto durante a colisão é igual ao negativo da energia cinética do objeto no momento da colisão, ou seja:
Exercícios relacionados
Sem perceber que a velocidade máxima permitida é
, um jovem conduz o seu automóvel com velocidade constante de
. Um policial parte do repouso e acelera sua motocicleta à taxa constante de
, justamente quando o carro passa por ele.
5,83
Quanto tempo o policial gastará para alcançar o jovem motorista? (10 pontos)
.660
B
C
D
E
G
H
3,8सT
5,83
Quanto tempo o policial gastará para alcançar o jovem motorista? (10 pontos)
.660
B
C
D
E
G
H
3,8सT
Dois trens, em movimento retilíneo, viajam na mesma direção e em sentidos opostos, um a
outro a
. Quando estão a 974 m um do outro, os maquinistas se avistam e aplicam os freios. O primeiro trem consegue desacelerar a
e o outro a
. Considere que os trens estão em trilhos separados e não podem colidir. (a) Determine o tempo que o primeiro trem leva para frear completamente.
Dois trens, em movimento retilíneo, viajam na mesma direção e em sentidos opostos, um a
outro a
. Quando estão a 974 m um do outro, os maquinistas se avistam e aplicam os freios. O primeiro trem consegue desacelerar a
e o outro a
. Considere que os trens estão em trilhos separados e não podem colidir. © Determine o tempo que o segundo trem leva para frear completamente.
QUESTÃO 1 (Valor 0,75 ponto) - Um objeto de massa desconhecida é liberado no instante
, na proximidade da superfície da Terra, e entra em queda livre até atingir o solo. O gráfico da variação da energia cinética do objeto em função do tempo é mostrado na figura abaixo.
b) A partir das informações contidas no gráfico, qual a velocidade com que o objeto é liberado?
b) A partir das informações contidas no gráfico, qual a velocidade com que o objeto é liberado?