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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 13.Exercícios - Ex. 74

Um bloco de massa igual a 0,200 kg está submetido a uma força restauradora elástica e a constante da força é igual a 10,0 N/m. (a) Faça um gráfico da energia potencial elástica U em função do deslocamento x no intervalo de x = -0,300 m até x = +0,300 m. Em seu gráfico, adote a escala 1 cm= 0,05 J no eixo vertical e 1 cm = 0,05 m no eixo horizontal. O bloco inicia o movimento oscilatório com uma energia potencial igual a 0,140 J e uma energia cinética igual a 0,060 J. Examinando o gráfico, responda às perguntas a seguir. (b) Qual é a amplitude da oscilação? (c) Qual é a energia potencial quando o deslocamento é igual à metade da amplitude? (d) Para qual deslocamento a energia cinética é igual à energia potencial? (e) Qual é o valor do ângulo de fase ϕ , sabendo que a velocidade inicial é positiva e o deslocamento inicial é negativo?

Passo 1

Beleza pessoal?! Espero que todos estejam bem por aí. Hoje é dia de resolvermos mais uma questão de física, com aquela qualidade que você já conhece.

A lei da conservação de energia diz que:

K + U = E

Sendo

U = 1 2 k x 2

E = U m a x = 1 2 k A 2

  1. O gráfico é dado na Figura abaixo.

    2. Passo 2

  2. A = 2 E k = 2 0.200 10.0 = 0.200   m  
  3. E 4 = 0.050   J
  4. U = 1 2 E

    5. x = A 2 = 0.141   m

  5. v 0 = - 2 K 0 m

x 0 = 2 U 0 k

- v 0 ω = 2 K 0 m k m 2 U 0 k = K 0 U 0 = 0.429

ϕ = arctan ⁡ 0.429 = 0.580   r a d

Resposta

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