Enunciado

Uma massa de 20 kg move-se sob a influência de uma força F = ux(100t)N, onde t é o número ele segundos. Se em t = 2, v = u,(3) m · s·', determine: (a) o impulso transmitido ao corpo durante o intervalo de tempo 2s s t s 10 s; (b) a quantidade de movimento da massa em t = 10 s. (c) Prove que o impulso é igual à variação da quantidade de movimento da massa para um dado intervalo de tempo. (d) Calcule o trabalho realizado sobre o corpo e (e) sua energia cinética em t = 10 s. (f) Prove que a variação da energia cinética é igual ao trabalho realizado.

Passo 1

Fala galeraa, tudo bem??

Na letra a, é pedido o cálculo do impulso, que pode ser encontrado com:

I = ∫ t 0 t F * d t = ∫ 2 10 100 t * d t * v x = 50 t ² v x | 10 - 2 | = 4800 V x

Passo 2

Na letra b, precisamos encontrar a quantidade de movimento da massa quando t = 10s.

Temos:

I = △ P = P - P 0 = m ( V - V 0 )  

Para t=2s, v0= 3Vx :

P = I + P 0 = 4800 V x + 60 V x = 4860 V x

Da mesma forma, na letra c, temos:

I = △ P = P - P 0 = 4860 V x - 60 V x = 4800 V x

Passo 3

Na letra d, temos, antes de tudo, que lembrar uma das equações mais importantes deste estudo:

F = m*a

Como a massa é de 20kg, então temos que:

∫ v 0 v d v = ∫ 2 t 5 t d t V x ⇒ v - 3 V x = ( 2,5 t ² - 10 ) V x

Logo, temos que:

d v = ( 2,5 t 2 - 7 ) V x d t

e que:

d 𝔀 = ( 250 t 3 - 700 t ) d t

Passo 4

Assim, resolvendo a derivação, temos:

𝔀 = ∫ 2 10 ( 250 t 3 - 700 t ) d t = [ 250 t 4 / 4 - 700 t 2 / 2 ] | 10 - 2 | = 590.400   J

Na letra e, vamos encontrar a energia cinética.

E c = m v ² / 2 = 20 * 4860 ² / 2 = 590.490 J

Finalmente, na letra f, temos:

𝔀 = E c f - E c i = 590.490 - 90 = 590.400 J

Resposta

a. 4800Vx

b. 4860Vx

c. 4800Vx

d. 590.400J

e. 590.490J

f. 590.400J

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