Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 8.2 - Ex. 11
(a)No Problema 5, qual é a velocidade do floco de gelo ao chegar no fundo da taça? (b) Se o floco de gelo tivesse o dobro da massa, qual seria a velocidade? (c) Se o floco de gelo tivesse uma velocidade inicial para baixo, a resposta do item (a) aumentaria, diminuiria ou permaneceria a mesma?
Passo 1
Como calculado no problema três, o trabalho realizado pela força gravitacional do momento em que o floco é liberado até o momento que ele chega no fundo da taça:
Lembrando que somente a força gravitacional realiza trabalho sobre o gelo, tendo em vista que a força normal é perpendicular ao deslocamento durante todo o movimento, e sabendo que o gelo parte do repouso, então podemos aplicar o Teorema Trabalho-Energia Cinética:
Assim:
Isolando :
Passo 2
Para o caso do gelo ter uma massa duas vezes maior, devemos perceber que o trabalho realizado pela força gravitacional também é proporcional a massa, assim:
Portanto, podemos perceber que se a massa fosse duplicada, não alteraria o valor da velocidade calculada anteriormente, pois a velocidade final, quando parte do repouso, só depende da aceleração da gravidade e da variação de altura. Assim:
Passo 3
Já para o caso do floco de gelo ter uma velocidade inicial para baixo diferente de zero, teremos que e, portanto, . Assim:
Como , então, o valor de aumentaria.
Resposta
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