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Enunciado

Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 68

Uma força variável F → é mantida tangencialmente a uma superfície semicircular (Figura 7.41). Variando lentamente a força, um bloco de peso w estica a mola ao qual ele está preso da

posição 1 à posição 2. A massa da mola é desprezível e a constante da mola é k. A extremidade da mola percorre um arco de raio a. Calcule o trabalho realizado pela força F → .

Passo 1

Vamos aplicar a equação:

K 1 + U 1 + W o u t r a = K 2 + U 2

W o u t r a é o trabalho feito por F .

Temos que:

W o u t r a = ∆ K + ∆ U

A distância que a mola se estende é a θ .

E que:

y 2 - y 1 = a sen ⁡ θ

Passo 2

A força aumenta tanto a energia potencial gravitacional do bloco quanto a energia potencial da mola. Se o bloco é movido lentamente, a energia cinética pode ser tomada como constante; portanto, o trabalho realizado pela força é o aumento da energia potencial,

∆ U = m g a sen ⁡ θ + 1 2 k a θ 2

Passo 3

A força é mantida tangente à superfície para que o bloco fique em contato com a superfície.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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