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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 6.3 - Ex. 34

Pernas exercendo pressão. Como parte de seu exercício diário, você deita de costas e empurra com seus pés uma plataforma ligada a duas molas duras dispostas de modo que elas fiquem paralelas. Quando você empurra a plataforma, comprime as molas. Você realiza 80,0   J de trabalho para comprimir as molas 0,200   m a partir do seu comprimento sem deformação.

a) Qual é o módulo da força que você deve aplicar para manter a plataforma nessa posição?

b) Qual é a quantidade adicional de trabalho que você deve realizar para mover a plataforma mais 0,200   m e qual é a força máxima que você deve aplicar?

Passo 1

  1. Os dados que o problema dá são:

    2. W = 80 J

    x = 0,2 m

    F = ?

    Bom, para calcular a força precisamos saber quem é essa mola, certo? Então vamos usar a fórmula do trabalho para determinar a constante da mola.

    W = k x 2 2

    80 = k 0,2 2 2

    k = 160 0,2 2 = 4000 N / m

    Tranquilo? Agora sim podemos calcular a força:

    F = k x = 4000 . 0,2 = 800 N

    Passo 2

  2. Para comprimir mais 0,2 m então queremos saber qual o trabalho realizado para comprimir de x 1 = 0,2 até x 2 = 0,4 m . O trabalho vai ser a diferença desses trabalhos:

W = k x 2 2 2 - k x 1 2 2 = 4000 . 0,4 2 2 - 4000 . 0,2 2 2

W = 320 - 80 = 240 J

E a força máxima deve ser:

F = k x = 4000 . 0,4 = 1600 N

Resposta

a )   800 N

b ) 240 J ; 1600 N

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