Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 8.2 - Ex. 20
O bloco indicado na Figura possui massa igual a , e o bloco possui massa igual a . Os dois blocos se aproximam, comprimindo a mola entre eles; a seguir, o sistema é libertado a partir do repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito. A mola possui massa desprezível, não está presa a nenhum dos blocos e cai sobre a mesa depois que se expande. O bloco adquire uma velocidade de .
a) Qual a velocidade final do bloco ?
b) Qual foi a energia potencial armazenada na mola comprimida?
Passo 1
Fala, galera! Beleza? Vamos resolver essa questão!
O enunciado pediu pra gente calcular a velocidade final do bloco e a energia potencial armazenada na mola comprimida no sistema.
Nós sabemos que a massa do primeiro bloco é , que a massa do outro é , que os dois blocos se aproximam comprimindo a mola e que a velocidade do bloco é .
Sendo assim, pra calcular a velocidade do bloco (), vamos usar o princípio da conservação do momento linear, ou seja,
Onde é o momento linear inicial e é o momento linear final. Além disso, como o sistema parte do repouso, o momento inicial é zero (). Então, sabendo que é a soma dos momentos de cada bloco e que o momento é dado pelo produto da massa pela velocida, basta substituir os valores do enunciado.
Depois, pra calcular a energia potencial armazenada na mola, vamos usar a fórmula:
Vamos lá!
Passo 2
Depois de o sistema ser solto, temos as seguintes características:
Logo, o momento linear final será dado por:
Substituindo os valores:
O momento total deve ser conservado, então:
E encontramos a velocidade do bloco .
Passo 3
A energia armazenada na mola foi totalmente convertida em energia cinética, então:
Dessa forma, usando a fórmula da energia cinética, temos:
E substituindo os valores do enunciado:
Valeu, galera! Até a próxima! 😉