Um bloco de está em repouso sobre uma superfície horizontal e preso a uma mola de constante elástica . O bloco é arrastado, distendendo a mola de , pela força como mostra a figura. A força de atrito da superfície sobre o bloco é de . Dado que , e , a velocidade do bloco no final deste deslocamento é
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
Passo 1
Como temos as informações sobre as forças e o deslocamento, se queremos a velocidade final, um bom jeito de encontrar isso é a partir do teorema trabalho-energia cinética:
Lembrando que o trabalho resultante é a soma do trabalho de todas as forças atuando sobre o corpo.
Passo 2
Quem são essas forças?
Então, o teorema fica assim:
Eita... tem um monte de forças ai, né.
Mas relaxa, é mais simples do que parece.
Um detalhe importantíssimo é que apenas forças na mesma direção do deslocamento realizam trabalho. Sendo que as forças “inclinadas” tem uma componente na direção do deslocamento que realiza trabalho e uma componente perpendicular ao deslocamento que não realiza trabalho (como é o caso de ).
É daí que vem aquela história do trabalho ser o produto escalar entre a força e o deslocamento:
Então:
Opa, já melhorou um pouquinho:
Passo 3
Agora, basta calcular esses trabalhos e jogar na expressão.
A força de atrito é contrária ao deslocamento, portanto seu trabalho será negativo:
O trabalho da força elástica também é negativo, pois a força também é contra o deslocamento:
Enquanto o trabalho da componente de na direção do deslocamento é:
Logo:
Como o bloco parte do repouso, sua velocidade inicial é nula:
Assim, achamos que a velocidade final do bloco é aproximadamente:
Ficamos com a letra (A).
Resposta
Letra (A)