Como os vetores de deslocamento e força da mola se comparam entre si?
Passo 1
Então, vamos lá! A pergunta é sobre como os vetores de deslocamento e força de uma mola se comparam. Isso está relacionado ao estudo das forças em molas, especificamente a Lei de Hooke. Para resolver isso, vamos precisar entender como a força da mola está relacionada ao seu deslocamento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da Lei de Hooke. Ela diz que a força exercida por uma mola é proporcional ao deslocamento que ela sofre a partir de sua posição de equilíbrio. Em fórmula, isso é representado por:
Aqui,
é o vetor força da mola,
é a constante da mola, e
é o vetor deslocamento.
Passo 3
O sinal negativo na fórmula indica que a força da mola atua na direção oposta ao deslocamento. Ou seja, se você puxa a mola para um lado (deslocamento positivo), a mola puxa de volta na direção contrária (força negativa), tentando trazer a mola de volta à sua posição original.
Passo 4
Além disso, os vetores
e
estão na mesma linha, ou seja, eles são colineares. Isso significa que a força e o deslocamento estão alinhados, mas apontam em direções opostas.
Resposta
Os vetores de deslocamento e força da mola são colineares e opostos, ou seja, a força da mola é proporcional ao deslocamento, mas atua na direção contrária. Matematicamente, isso é representado por
.
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Vamos agora explorar a relação entre a força e o deslocamento devido à deformaçã̃o da mola.
Usaremos diferentes molas com constantes elásticas. Para cada constante, altere a força aplicada e registre o quanto a mola se estica ou se comprime na tabela abaixo.
Para variar a força, você pode usar qualquer passo que desejar, por exemplo, de 15 N a 15 N . Obtenha pelo menos 6 dados, certificando-se de obter quantidades iguais de dados de força positiva e negativa.
A tabela abaixo é um exemplo para uma constante elástica de . Escolha dois valores diferentes para essa variável e complete sua própria tabela com seus dados e observações.
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Usaremos diferentes molas com constantes elásticas. Para cada constante, altere a força aplicada e registre o quanto a mola se estica ou se comprime na tabela abaixo.
Para variar a força, você pode usar qualquer passo que desejar, por exemplo, de 15 N a 15 N . Obtenha pelo menos 6 dados, certificando-se de obter quantidades iguais de dados de força positiva e negativa.
A tabela abaixo é um exemplo para uma constante elástica de
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Constante elástica da mola
|
||||||||||
|
Força aplicada (N) |
|
Deslocamento (m) | |||||||
15 | -15 | Compressão | -0.150 | |||||||
10 | -10 | Compressão | -0.100 | |||||||
5 | -5 | Compressão | -0.050 | |||||||
0 | 0 | Nenhum | 0 | |||||||
-5 | 5 | Alongamento | 0.050 | |||||||
-10 | 10 | Alongamento | 0.100 | |||||||
-15 | 15 | Alongamento | 0.150 | |||||||
Constante elástica da mola
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||||||||||
|
Força aplicada (N) |
|
Deslocamento (m) | |||||||
0 | 0 | Nenhum | 0 | |||||||
Constante elástica da mola
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||||||||||
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|
|
Deslocamento
|
|||||||
0 | 0 | 0 | ||||||||
O lançamento foi realizado em um terreno plano de resistência do ar desprezivel. Nessas condições, determine, (a) O vetores posição e velocidade no instante
seg,
O lançamento foi realizado em um terreno plano de resistência do ar desprezivel. Nessas condições, determine, (b) As acelerações tangencial e centrípeta no mesmo instante de tempo.