Em três situaçōes, uma força horizontal aplicada brevemente muda a velocidade de um disco de metal que desliza sobre uma superfície de gelo de atrito desprezível. As vistas superiores da Fig. 7-17 mostram, para cada situação, a velocidade inicial do disco, a velocidade final e as orientaçöes dos vetores velocidade correspondentes. Ordene as situaçōes de acordo com o trabalho realizado sobre o disco pela força aplicada, do mais positivo para o mais negativo.
(a)
(b)
©
FIG. Pergunta 2 .

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um disco de metal deslizando sobre gelo, onde o atrito é desprezível. Em três situações diferentes (a, b e c), uma força horizontal é aplicada por um instante curto, mudando a velocidade do disco. Nosso objetivo é ordenar essas situações com base no trabalho realizado pela força aplicada, do mais positivo para o mais negativo.
Para resolver isso, vamos usar os conceitos de trabalho e energia cinética da física.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a fórmula do trabalho realizado por uma força. O trabalho (W) é dado pela mudança na energia cinética (ΔKE) do objeto:
Onde:
  • é a massa do disco,
  • é a velocidade inicial,
  • é a velocidade final.
Como a massa é constante em todas as situações, podemos focar na diferença entre e .

Passo 3

Agora, vamos analisar cada situação:
  • Situação (a): Suponhamos que a velocidade final seja maior que a inicial . Isso significa que a energia cinética aumentou.
  • Situação (b): Se a velocidade final for igual à inicial, então não houve mudança na energia cinética.
  • Situação ©: Se a velocidade final for menor que a inicial, a energia cinética diminuiu.

Passo 4

Com base nisso:
  • Situação (a): (Trabalho positivo)
  • Situação (b): (Sem trabalho)
  • Situação ©: (Trabalho negativo)

Passo 5

Portanto, ao ordenar do trabalho mais positivo para o mais negativo:
  1. Situação (a)
  2. Situação (b)
  3. Situação ©

Resposta

A ordem das situações, do trabalho mais positivo para o mais negativo, é: (a), (b) e ©.

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(a)
(b)
FIG. 7-18 Pergunta 4 .
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