Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 8.4 - Ex. 6
Uma bola de neve de é lançada de um penhasco de de altura. A velocidade inicial da bola de neve é , acima da horizontal. (a) Qual é o trabalho realizado sobre a bola de neve pela força gravitacional durante o percurso até um terreno plano, abaixo do penhasco? (b) Qual é a variação da energia potencial do sistema bola de neve-Terra durante o percurso? (c) Se a energia potencial gravitacional é tomada como nula na altura do penhasco, qual é o seu valor quando a bola de neve chega ao solo?
Passo 1
Como a força gravitacional é conservativa, podemos calcular o trabalho realizado por ela usando o seguinte teorema:
Assim, escrevendo a equação da energia potencial gravitacional:
Para esta questão consideraremos nosso referencial de no terreno plano abaixo do penhasco.
Passo 2
A variação de altura do ponto de lançamento até o terreno plano é:
Assim, calculando o trabalho da força gravitacional usando a expressão explicitada no passo anterior:
Passo 3
Nós usamos, para calcular o trabalho, a negativa da variação da energia potencial, portanto:
Passo 4
Considerando um novo referencial, no qual é no ponto de lançamento, então a energia potencial no ponto do terrano plano, abaixo do penhasco é:
Resposta
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