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Blocos conectados por uma mola e energia

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Mensagem por Lucas Saito Dom 09 Dez 2018, 22:33

Blocos de massas m1=m e m2=7m residem sobre uma superfície macia horizontal(sem atrito). Uma leve mola(massa desprezível) é comprimida em x metros. O bloco de massa 7m é mantido em repouso enquanto que o segundo bloco é pressionado contra o apoio lateral. Então o bloco de massa 7m é solto.
1) Determinar a velocidade do bloco de massa 7m no momento em que o segundo bloco está se desprendendo do apoio lateral.
2) Após os blocos perderem contato com o apoio, determine a velocidade do bloco de massa 7m no momento em que a distância entre eles é mínima.
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Tenho uma dúvida no exercício 2, porém irei deixar meu raciocínio do primeiro item que acredito estar correto. (Não há gabarito oficial ainda, quando obtiver postarei)


1) Primeiro, podemos observar que se trata de um sistema conservativo dado que não há nenhuma força não conservativa exercida sobre nenhum dos entes do sistema. Logo, Emec_{inicial}=Emec_{final}.

No início, temos energia potencial elástica armazenada na mola, dada a deformação x, e velocidade nula:
Emec_{i}=\frac{7mV_{i}^2}{2}+\frac{kx^2}{2}

Emec_{i}=\frac{kx^2}{2}

 
Na situação final pode-se concluir que quando o bloco 1 está perdendo contato com o apoio, podemos considerar que a mola já praticamente se restituiu, deformação nula, logo, Epotencial elástica = 0.
Fazendo a conservação de energia para o bloco2:


Emec_{f}=\frac{7mV_{f}^2}{2}+\frac{kx^2}{2}
Emec_{f}=\frac{7mV_{f}^2}{2}

Igualando a energia final com a inicial temos:

\frac{kx^2}{2}=\frac{7mV_{f}^2}{2}
Resolvendo chegamos a:

V_{f}=x\sqrt{\frac{k}{7m}}



Bem, vamos a minha dúvida na segunda questão.
Primeiro, considerei a conservação de energia para o sistema todo:
\frac{mV_{1ini}^2}{2} + \frac{7mV_{2ini}^2}{2} +\frac{kx^2}{2}=\frac{mV_{1fin}^2}{2} + \frac{7mV_{2fin}^2}{2}

Aqui considerei que a deformação é nula quando a distância entre eles é mínima, porém numa discussão alguém ressaltou que não poderia ser, então eis minha dúvida.


Prosseguindo, eu fiz que a velocidade final de ambos era igual(está correto?), e ficou da seguinte maneira:
\frac{8mV_{f}^2}{2}=\frac{kx^2}{2}

Chegando assim em:
V_{f}=\frac{x}{2}\sqrt{\frac{k}{2}}

Fiz da maneira correta? 
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Mensagem por Speet33 Seg 10 Dez 2018, 12:16

Velho eu achei interessante o que tu pensou.

Acho que a resposta é isso mesmo, pois IMAGINO que a dilatação da mola seria baseada na força de atrito, que aponto contrario ao movimento.

Se esse pressuposto estiver certo uma possível explicação seria a seguinte, a formula (mv^2/2) não depende de distancia apenas da velocidade instantânea, já ao se pensar o contrario, Eat=(k*m*a) *d, essa distancia tende a 0, já que o problema trata do exato momento em que o bloco se desprende da parede, então Eat=0, como Eat será igual a Energia da mola, (K*m*a*d)=(KX^2), chega-se a conclusão de que x(dilatação da mola é igual a 0).

Não sei se essa linha de raciocínio esta correta, o que você acha?

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Mensagem por Lucas Saito Seg 10 Dez 2018, 16:50

Acredito estar certa também, já que como tu falou, o atrito influenciaria na deformação da mola
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