Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 11.Exercícios e Problemas - Ex. 25
Uma criança de 20 kg escorrega 3,0 m verticais para baixo no escorregador de um playground. Ela parte do repouso e atinge 2,0 m/s de velocidade na base do brinquedo. a. Descreva as transferências e as transformações de energia que ocorrem durante a descida. b. Qual é a variação conjunta de energia térmica do escorregador e da criança?
Passo 1
Veja o esquema a seguir, onde o ponto representa a posição da criança.
Em cada instante, a criança estará a uma dada altura em relação ao nível do solo (eixo x).
A energia mecânica de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Quando em um sistema atua uma força não conservativa (como o atrito), haverá um decréscimo da energia mecânica do sistema. A energia dissipada poderá ser calculada como:
onde é a energia mecânica inicial e é a energia mecânica final.
Passo 2
(a) Inicialmente, a criança possuia apenas energia potencial gravitacional (y = 3,0 m). Quando começa a descer, tal energia potencial vai se transformando em energia cinética e em calor (já que nesse caso não podemos desprezar o atrito). Quando chega na base do escorregador (eixo x), toda energia potencial gravitacional terá sido convertida em energia cinética + calor.
Passo 3
(b) A energia mecânica inicial era:
A energia mecânica final será:
Assim, segue que
Resposta
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