Uma mola cuja constante elástia é k = 200N / m é suspensa verticalmente, com a extremidade superior fixa no teto e a extremidade inferior na posição y = 0 . Um bloco de 20N de peso é preso à extremidade inferior, mantido nessa posição por um momento e depois liberado. Determine (a) a energia cinética K , (b) a variação (a partir do valor inicial) da energia potencial gravitacional Δ U g e (c) a variação da energia potencial elástica Δ U e do sistema bloco-mola quando o bloco está em y = - 5,0c m . Determine (d) K , (e) Δ U g e (f) Δ U e para y = - 10c m , (g) K , (h) Δ U g e (i) Δ U e para y = - 15c m e (j) K , (k) Δ U g e (l) Δ U e para y = - 20c m .

(a) 0,75J .(b) - 1,0J .(c) 0,25J .(d) 1,0J .(e) - 2,0J .(f) 1,0J .(g) 0,75J .(h) - 3,0J .(i) 2,25J .(j) 0 .(k) - 4,0J .(l) 4,0J .

Enunciado

Vamos lembrar das fórmulas para cada uma dessas energia. Começando pela mais simples, a energia potencial gravitacional é:

E a energia potencial elástica é:

E a energia cinética pode ser calculada com a lei de conservação de energia.

Conforme a mola desce e é esticada, ela converte energia potencial gravitacinal em energia cinética e energia potencial elástica:

Obs.: Já que temos que calcular as duas energias potenciais antes da cinética, os itens vão ficar fora de ordem na solução.

Beleza, agora é só calcular cada um desses valores nos pontos que foram dados. Começamos por :

(b) A energia potencial gravitacional é:

(a) E a energia cinética é:

Agora é só repetir os mesmos passos para os outros valores de . Com , temos:

(e) A energia potencial gravitacional é:

(f) A energia potencial elástica é:

(d) E a energia cinética é:

E agora :

(h) A energia potencial gravitacional é:

(i) A energia potencial elástica é:

(g E a energia cinética é:

E por último, com :

(k) A energia potencial gravitacional é:

(l) A energia potencial elástica é:

(j) E a energia cinética é:

(a) .

(b) .

(d) .

(e) .

(f) .

(g) .

(h) .

(i) .

(j) .

(k) .

(l) .