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Energia e trabalho, bloco cai sobre mola

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Energia e trabalho, bloco cai sobre mola Empty Energia e trabalho, bloco cai sobre mola

Mensagem por luisarec Qui 28 Nov 2013, 22:35

Um bloco de massa m cai sobre uma mola vertical de constante elástica k a partir de uma altura h. O bloco prende-se a mola e esta sofre uma compressão d antes de ficar 
momentaneamente parada. 
a) Qual é a velocidade do bloco imediatamente antes de chocar-se com a mola? 
b) Expresse os trabalhos realizados pelas forças da gravidade e da mola durante a compressão. 
c) Expresse a altura inicial h em termos da constante k, m, g, e d. 
d) Desenhe o diagrama de forças atuando na massa m logo após esta se chocar com a mola. Sua 
velocidade continua aumentando logo após o choque? Se a resposta é sim, então em que ponto a velocidade 
é máxima?


Comecei a questão, mas parei no meio, alguém pode ajudar?

luisarec
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Energia e trabalho, bloco cai sobre mola Empty Re: Energia e trabalho, bloco cai sobre mola

Mensagem por JOAO [ITA] Sáb 30 Nov 2013, 02:49

a) A velocidade do bloco imediatamente antes de chocar-se com a mola pode ser obtida por conservação da energia mecânica no trajeto que o bloco percorre antes de se chocar com a mola (já que nesse percurso o bloco fica apenas sob ação da força Peso, que é conservativa): Emi = Emf => m.g.h = (m.v²)/2 <=> v² = 2.g.h -> (eq1).

b) A força gravitacional (Peso) é conservativa.
Assim: W(P->) = m.g.d -> (eq2).
A força elástica também é conservativa.
Assim: W(Fel->) = (k.xi²)/2 - (k.xf²)/2 => W(Fel->) = (k.d²)/2 -> (eq3).

c) Usando o 'Princípio do Trabalho Total' do ponto onde o bloco encosta na mola até o ponto em que a mola para momentaneamente, vem:
W(P->) + W(Fel->) = (m.v²)/2 =>(eq1), (eq2) e (eq3): m.g.d + (k.d²)/2 = m.g.h <=>
<=> h = d.(1 + [(k.d)/(2.m.g)]).

d) O desenho é com você, mas posso adiantar que a velocidade diminui após o choque e é máxima logo que o bloco encosta na mola.
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