Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 1- Ed: 10º - Capítulo 7.Exercícios - Ex. 18
Considere o cavaleiro do Exemplo 7.8(Seção 7.3) e a Figura 712. Como no exemplo, o cavaleiro é libertado a partir do repouso quando a mola está esticada em 0,100 m. Qual é o deslocamento x do cavaleiro a partir da posição de equilíbrio quando sua velocidade é igual a 0,20 m/s? (Você deve obter mais de uma resposta. Explique por quê)
Passo 1
Beleza pessoal?! Espero que esteja tudo bem com meu os herdeiros de Newton. Vamos dar início a mais uma resolução com o padrão de qualidade do Responde aí, então pegue seu lápis, caderno e café e vamos nessa!!!
Temos que a massa do planador é m=0,200 kg e a constante de força da mola é k=5,00 N/m.
Tomando o ponto onde o planador é liberado para ser o ponto 1, onde:
E o ponto necessário para ser o ponto 2, onde:
Passo 2
Como a pista não tem atrito e não há outras forças atuando no planador, então:
E como o planador se move horizontalmente e perpendicularmente à força gravitacional, então:
Assim, o teorema trabalho-energia é dado pela equação (7.11):
Onde a energia cinética K é dada por:
E a energia potencial elástica U é dada pela eq (7.9):
Passo 3
Substituímos os valores dados na equação (2), para obter a energia cinética neste ponto:
Agora, substituímos os valores dados na equação (3) para obter a energia potencial elástica neste ponto:
Agora, colocamos os valores das quantidades de energia na equação (1), então obtemos:
O planador tem essa velocidade em duas posições:
1- A mola está esticada em 9.2cm.
2- A mola está comprimida em 9.2 cm.
Uma vez que não podemos identificar a direção da velocidade (a energia cinética não depende da direção) e a aceleração do planador.
Resposta
A mola é comprimida ou esticada em 9.2 cm.