Como os vetores da força aplicada e da força da mola (também chamada de força restauradora) se comparam?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você quer entender como os vetores da força que você aplica e da força da mola (também conhecida como força restauradora) se comparam. Isso está dentro da matéria de Vetores e Forças na física. Para resolver isso, vamos precisar entender o que são forças, como elas atuam em objetos ligados a molas e um pouco sobre como os vetores funcionam.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre força aplicada. Imagine que você está puxando ou empurrando uma mola. Essa é a força que você está aplicando na mola. Ela tem uma certa magnitude (intensidade) e direção (para onde você está puxando ou empurrando).
Passo 3
Agora, a força da mola, ou força restauradora, é a força que a própria mola exerce para voltar ao seu estado de equilíbrio. Segundo a Lei de Hooke, essa força é proporcional ao quanto a mola foi deformada. A fórmula dela é:
Onde:
-
é a constante da mola. -
é o deslocamento da mola em relação à posição de equilíbrio. - O sinal negativo indica que a força restauradora está na direção oposta ao deslocamento.
Passo 4
Para que o sistema esteja em equilíbrio, as forças que atuam sobre a mola devem se anular. Isso significa que a força que você aplica deve ser igual em magnitude, mas oposta em direção, à força restauradora da mola. Em termos de vetores, isso fica assim:
Isso implica que:
Resposta
Os vetores da força aplicada e da força da mola são iguais em magnitude e opostos em direção. Ou seja,
Exercícios relacionados
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
|
||||||||||
|
Força aplicada (N) |
|
Deslocamento (m) | |||||||
0 | 0 | Nenhum | 0 | |||||||
Constante elástica da mola
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||||||||||
|
|
|
Deslocamento
|
|||||||
0 | 0 | 0 | ||||||||
Como os vetores de deslocamento e de força aplicada se comparam entre si?
Como os vetores de deslocamento e força da mola se comparam entre si?
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,