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01 - Um professor de Física idealizou uma experiência para apresentar a lei de conservação de energia e discutir as transformações de um tipo de en...

01 - Um professor de Física idealizou uma experiência para apresentar a lei de conservação de energia e discutir as transformações de um tipo de energia em outro. A figura a seguir mostra o sistema visto de cima, nas situações inicial e final. O movimento ocorre no plano horizontal e sem atrito. O professor considerou duas pequenas esferas com massas m1 e m2 e cargas Q1 e Q2 de mesmo sinal, inicialmente fixas, separadas por uma distância d1. A esfera 1 permanece fixa durante o experimento. Como as esferas têm cargas de mesmo sinal, há uma força elétrica repulsiva entre elas. Assim, quando a esfera 2 é solta, ela se afasta da esfera 1, movendo-se horizontalmente até colidir com um objeto em forma de U, que tem massa desprezível e está situado inicialmente a uma distância d1 + d2 da esfera 1. O objeto possui um encaixe, de modo que a esfera 2 permanece em contato com ele durante o movimento subsequente. A mola, de constante elástica K e massa desprezível, é comprimida até que o objeto em forma de U e a esfera 2 parem. Nesse instante, a mola está comprimida de uma distância d3. A aceleração da gravidade no local do experimento tem módulo g.
Discorra sobre as formas de energia envolvidas nesse sistema e as transformações.

Essa pergunta também está no material:

UFPR - Vestibular 2010 - Física - Caderno de Questões
8 pág.

Vestibular USP - São PauloUSP - São Paulo

💡 1 Resposta

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Nessa experiência, podemos identificar as seguintes formas de energia envolvidas: 1. Energia potencial elétrica: quando as esferas estão fixas, há uma energia potencial elétrica armazenada no sistema devido à interação entre as cargas elétricas das esferas. 2. Energia cinética: quando a esfera 2 é solta, ela adquire energia cinética devido à força elétrica repulsiva entre as esferas. 3. Energia potencial gravitacional: quando a esfera 2 colide com o objeto em forma de U, ela adquire uma energia potencial gravitacional devido à sua posição em relação à superfície da Terra. 4. Energia elástica: quando a mola é comprimida, ela armazena energia elástica. Durante o movimento subsequente, a energia cinética da esfera 2 é transferida para o objeto em forma de U e para a mola, que se comprime. Quando a esfera 2 para, toda a energia cinética é convertida em energia potencial elástica da mola. Quando a mola se expande, ela transfere essa energia potencial elástica de volta para o objeto em forma de U e para a esfera 2, que volta a se mover. Durante todo o processo, a energia total do sistema (soma das energias cinética, potencial elétrica, potencial gravitacional e elástica) se conserva, de acordo com a lei de conservação de energia.

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