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Enunciado

Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 15.2 - Ex. 29

Determine a energia mecânica de um sistema bloco-mola com uma constante elástica de 1,3   N / c m e uma amplitude de oscilação de 2,4   c m .

Passo 1

A energia mecânica é simplesmente a soma da energia cinética com a energia potencial da mola. Ou seja:

E = K + U

A grande vantagem dessa relação é que, embora os valores de K e U mudem, o valor de E é constante ao longo do movimento inteiro!

Passo 2

Já que a energia mecânica é a mesma em qualquer ponto, vamos escolher uma posição conveniente pra calcularmos ela.

Por exemplo, quando a mola está totalmente comprimida o bloco não está se movendo, certo? Toda a energia do sistema está sendo gasta pra comprimir a mola, ou seja:

K = 0

E = K + U = U

E quando a mola está totalmente comprimida, o deslocamento x na fórmula da energia potencial é simplesmente a amplitude do movimento, ou seja:

E = 1 2 k x m 2

Passo 3

Agora vamos converter os valores para as unidades certas:

k = 1,3 N c m = 1,3 N 10 - 2 m = 1,3.10 2   N / m

x m = 2,4   c m = 0,024   m

Então:

E = 1 2 k x m 2

E = 1 2 1,3.10 2 0,024 2

E = 0,03744   J

E então:

E = 3,7.10 - 2   J

Resolvido!

Resposta

E = 3,7   .   10 - 2   J

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