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Um brinquedo de criança consiste de um carrinho de 300 g que comprime uma mola em 15 cm, sendo então empurrado ao longo de uma pequena pista retilí...

Um brinquedo de criança consiste de um carrinho de 300 g que comprime uma mola em 15 cm, sendo então empurrado ao longo de uma pequena pista retilínea e horizontal, subindo em seguida uma rampa até parar. A constante elástica da mola instalada no brinquedo vale 104,5 N/m. Considerando um sistema mecânico conservativo, em qual altura em relação à pista horizontal o carrinho atinge o repouso? Assinale a alternativa correta.


a) 20 cm.
b) 25 cm.
c) 30 cm.
d) 35 cm.
e) 40 cm.

Essa pergunta também está no material:

Av2 - Física Geral e Experimental - Mecânica
5 pág.

Física Geral e Experimental Mecânica Universidade Norte do ParanáUniversidade Norte do Paraná

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Para determinar a altura em relação à pista horizontal em que o carrinho atinge o repouso, podemos utilizar o princípio da conservação da energia mecânica. Inicialmente, o carrinho possui energia potencial elástica armazenada na mola comprimida. Quando a mola é liberada, essa energia é convertida em energia cinética do carrinho. Ao subir a rampa, parte da energia cinética é convertida em energia potencial gravitacional, até que o carrinho atinja o repouso. Podemos utilizar a seguinte equação para relacionar as energias envolvidas: EPE (energia potencial elástica) = EPG (energia potencial gravitacional) + EPC (energia potencial cinética) A energia potencial elástica é dada por: EPE = (1/2) * k * x^2 Onde k é a constante elástica da mola e x é a compressão da mola. A energia potencial gravitacional é dada por: EPG = m * g * h Onde m é a massa do carrinho, g é a aceleração da gravidade e h é a altura em relação à pista horizontal. A energia potencial cinética é dada por: EPC = (1/2) * m * v^2 Onde v é a velocidade do carrinho. Como o carrinho atinge o repouso, a energia cinética final é zero, ou seja, EPC = 0. Podemos igualar as equações e resolver para h: (1/2) * k * x^2 = m * g * h Substituindo os valores fornecidos: (1/2) * 104,5 * (15/100)^2 = 0,3 * 9,8 * h Resolvendo essa equação, encontramos: h ≈ 0,367 m ≈ 36,7 cm Portanto, a alternativa correta é a letra d) 35 cm.

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