QUESTÃO 1 (Valor 0,75 ponto) - Um objeto de massa desconhecida é liberado no instante t=0, 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.

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:
K = 12 m v^2
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:
W = De
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 ( Kfinal = 0 ) 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:
W = 0 - Kinicial = -Kinicial
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:
W = -K

Exercícios relacionados