Enunciado

Um bloco de massa m = 5,00 kg é solto do ponto A e desliza na pista sem atrito mostrada na Figura P7.6. Determine (a) a velocidade do bloco nos pontos B e C e (b) o trabalho resultante realizado pela força gravitacional sobre o bloco conforme ele se move do ponto A para o ponto C.

Passo 1

(a)Mores, se o bloco parte do repouso de A, pela conservação de energia a gente pode afirmar que, da energia potencial que ele tinha no começo (em A), quando chega no ponto B, parte vira energia cinética, mas outra parte continua sendo potencial, afinal, no ponto B o bloco ainda tem altura!

Matematicamente, a gente pode escrever:

U A = U B + K ( B )

Ou seja, devido à conservação de energia, a energia potencial em A equivale à soma das energias potencial e cinética em B.

Reescrevendo isso com as formulinhas que já conhecemos pras energias, a gente tem:

m ∙ g ∙ h ( A ) = m ∙ g ∙ h ( B ) + m ∙ v ( B ) 2 2

Vamos começar determinando v ( B ) , a velocidade do bloco em B. Considerando g = 9,8   m / s 2 , e aplicando todos os dados que a gente já tem, a gente chega no seguinte:

5,00 ∙ 9,8 ∙ 5,00 = 5,00 ∙ 9,8 ∙ 3,20 + 5,00 ∙ v ( B ) 2 2

5,00 ∙ 9,8 ∙ 5,00 - 3,20 = 5,00 ∙ v ( B ) 2 2

5,00 ∙ v ( B ) 2 2 = 88,2

v ( B ) 2 = 88,2 ∙ 2 5,00 = 35,28

∴ v B = 35,28 ≅ 5,94   m / s

E de modo análogo a gente faz essa análise pra velocidade do bloco no ponto C! A gente teria:

m ∙ g ∙ h ( A ) = m ∙ g ∙ h ( C ) + m ∙ v ( C ) 2 2

5,00 ∙ 9,8 ∙ 5,00 = 5,00 ∙ 9,8 ∙ 2,00 + 5,00 ∙ v ( C ) 2 2

Fazendo essa continha, exatamente do mesmo modo, a gente determina que v C ≅ 7,67   m / s .

Passo 2

(b)Gente, o trabalho realizado pela força gravitacional do ponto A pro ponto C é exatamente equivalente à diferença de energia potencial entre esses pontos!

Ou seja, queremos isso aqui:

W A → C = U C - U ( A )

Vamos ter então:

W = m ∙ g ∙ h C - m ∙ g ∙ h ( A )

Aplicando nossos dados, a gente chega no seguinte:

W = 5,00 ∙ 9,8 ∙ 2,00 - 5,00 ∙ 9,8 ∙ 5,00

W = 5,00 ∙ 9,8 ∙ 2,00 - 5,00

∴ W = 5,00 ∙ 9,8 ∙ - 3 = - 147   J

O valor negativo indica pra gente um gasto de energia potencial partindo de A em direção a C, beleza?

Resposta

(a) v B ≅ 5,94   m / s ; v C ≅ 7,67   m / s

(b) W = - 147   J

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

a) A força F → = C y 2 i onde C é uma constante negativa com unidades N/m2, é conservativa ou não conservativa? Justifique sua resposta. b) A força F → = C y 2 i onde C é uma constante negativa com un
Um objeto possui diversas forças atuando sobre ele. Uma das forças é dada por F → = a x y i uma força orientada no sentido positivo do eixo Ox cujo módulo depende da posição do objeto. O valor da cons
Um instrumento cortante controlado por um microprocessador possui diversas forças atuando sobre ele. Uma das forças é dada por F → = a x y i uma força orientada no sentido negativo do eixo Oy cujo mód
O freio de um caminhão de massa m deixa de funcionar quando ele está descendo uma estrada de montanha com gelo inclinada de um ângulo α (Figura 7.40). Inicialmente o caminhão desce a montanha com velo
Uma certa mola não obedece à lei de Hooke; ao ser comprimida ou esticada, ela exerce uma força restauradora com módulo F x x = - α x - β x 2 , onde α = 60,0N / m e β = 18,0N / m 2 . A massa da mola é