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Questão 02 Um bloco de massa m = 1,0 kg é solto a partir do repouso no alto de um plano inclinado que faz um ângulo de 30o com o plano horizontal, ...

Questão 02
Um bloco de massa m = 1,0 kg é solto a partir do repouso no alto de um plano inclinado que faz um ângulo de 30o com o plano horizontal, conforme representado na Figura 1. Depois de percorrer uma distância d = 37,5 cm ao longo do plano, o bloco colide com uma mola de constante elástica de 100,0 N/m e de massa desprezível, comprimindo-a de uma distância x até parar. Assinale a alternativa que representa a compressão máxima sofrida pela mola, desprezando qualquer atrito.

A. ( ) 0,10 m
B. ( ) 1,00 m
C. ( ) 0,05 m
D. ( ) 0,50 m
E. ( ) 0,25 m

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Vamos analisar a situação apresentada. Quando o bloco colide com a mola, a energia cinética do bloco é convertida em energia potencial elástica da mola. Podemos usar a conservação da energia mecânica para resolver esse problema. A energia cinética inicial do bloco é convertida em energia potencial gravitacional no ponto mais baixo do plano inclinado e em energia potencial elástica máxima da mola. A compressão máxima da mola pode ser calculada pela equação da energia potencial elástica: \[ \frac{1}{2}kx^2 = mgh \] Onde: - \( k = 100,0 \, N/m \) (constante elástica da mola) - \( x \) é a compressão máxima da mola que queremos encontrar - \( m = 1,0 \, kg \) (massa do bloco) - \( g = 9,8 \, m/s^2 \) (aceleração da gravidade) - \( h = d \cdot \sin(30^\circ) \) (altura do bloco no ponto mais baixo do plano inclinado) Substituindo os valores, temos: \[ \frac{1}{2} \cdot 100 \cdot x^2 = 1 \cdot 9,8 \cdot 0,375 \cdot \sin(30^\circ) \] \[ 50x^2 = 3,675 \] \[ x^2 = \frac{3,675}{50} \] \[ x^2 = 0,0735 \] \[ x \approx \sqrt{0,0735} \] \[ x \approx 0,271 \, m \] Portanto, a compressão máxima sofrida pela mola é de aproximadamente 0,27 m. Assim, a alternativa correta é: E. ( ) 0,25 m

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