Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 14ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 14º - Capítulo 6.3 - Ex. 48
Um pedreiro engenhoso montou um dispositivo que dispara tijolos até a altura da parede onde ele está trabalhando. Ele coloca o tijolo comprimindo uma mola vertical com massa desprezível e constante da mola . Quando a mola é liberada, o tijolo é disparado de baixo para cima. Sabendo que o tijolo possui massa de e que ele deve atingir uma altura máxima de acima de sua posição inicial sobre a mola comprimida, qual é a distância que a mola deve ser inicialmente comprimida? (O tijolo perde o contato com a mola
no instante em que a mola retorna ao seu comprimento sem deformação. Por quê?).
Passo 1
Fala, galera! Beleza? Vamos resolver essa questão!
O enunciado pediu pra gente determinar a distância que a mola deve ser inicialmente comprimida pra fazer o tijolo chegar na altura máxima de acima de sua posição inicial.
Tanto a energia cinética inicial, quanto a energia cinética final são zero, então o trabalho total realizado sobre o tijolo é zero:
Isso significa que o trabalho realizado pela mola e o trabalho realizado pela força peso resultam em zero:
Sabendo que o trabalho da mola é dado por (onde é a constante elástica da mola e a distância desejada) e que o trabalho da força peso na direção vertical é (onde é a massa do tijolo, a constante gravitacional e a altura atingida), vamos calcular o que se pede.
Passo 2
Expandindo a expressão vista no passo , temos:
Substituindo os dados fornecidos no enunciado:
E isolando na equação, obtemos:
Valeu, galera! Até a próxima! 😉