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Um bloco de massa M=180 g está sobre urna superfície horizontal sem atrito, e prende-se a extremidade de uma mola ideal de massa desprezível e cons...

Um bloco de massa M=180 g está sobre urna superfície horizontal sem atrito, e prende-se a extremidade de uma mola ideal de massa desprezível e constante elástica igual a 32 10 N / m. A outra extremidade da mola está presa a um suporte fixo, conforme mostra o desenho. Inicialmente o bloco se encontra em repouso e a mola no seu comprimento natural, isto é, sem deformação. Um projétil de massa m=20 g é disparado horizontalmente contra o bloco, que é de fácil penetração. Ele atinge o bloco no centro de sua face, com velocidade de v=200 m/s. Devido ao choque, o projétil aloja-se no interior do bloco. Desprezando a resistência do ar, a compressão máxima da mola é de:


a) 10,0 cm
b) 12,0 cm
c) 15,0 cm
d) 20,0 cm
e) 30,0 cm

Essa pergunta também está no material:

REVISÃO DINÂMICA
26 pág.

Dinâmica Faculdade NordesteFaculdade Nordeste

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Podemos utilizar a conservação do momento linear para resolver este problema. Antes do choque, o momento linear total do sistema é zero, pois o bloco está em repouso e o projétil se aproxima com velocidade horizontal. Após o choque, o projétil fica alojado no bloco e ambos passam a se mover juntos com velocidade V. Podemos calcular a velocidade final do sistema utilizando a conservação da energia mecânica. Antes do choque, a energia mecânica do sistema é zero, pois o bloco está em repouso e o projétil se aproxima com velocidade horizontal. Após o choque, a energia mecânica do sistema é dada pela energia potencial elástica da mola, que é igual à energia cinética do sistema. Assim, temos: (1/2) * (M + m) * V^2 = (1/2) * k * x^2 Onde M é a massa do bloco, m é a massa do projétil, V é a velocidade final do sistema, k é a constante elástica da mola e x é a compressão máxima da mola. Substituindo os valores, temos: (1/2) * (0,2 + 0,18) * V^2 = (1/2) * 32 * x^2 0,038 * V^2 = 16 * x^2 V^2 = 421,05 * x^2 V = 20,5 * x Como a velocidade final do sistema é igual à velocidade do projétil após o choque, temos: V = m * v / (M + m) 20,5 * x = 0,02 * 200 / (0,18 + 0,02) 20,5 * x = 10 x = 10 / 20,5 x = 0,49 m = 49 cm Portanto, a compressão máxima da mola é de 49 cm. A alternativa correta é a letra E.

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