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Em uma mola presa ao teto de uma casa, é pendurado um vaso, a mola obedece a lei de Hooke e no repouso, possui comprimento de 10,0 cm. Ao pendurar o vaso que possui 3,2 kg de massa o comprimento da mola passa a ser 14,0 cm. Para que essa mola armazene 1,9 J de energia potencial elástica, qual deve ser o seu comprimento total?

A 8,7 cm
B 12,4 cm
C 14,7 cm
D 16,9 cm
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Exercícios Para o Aprendizado

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, podemos utilizar a fórmula da energia potencial elástica em uma mola, que é dada por: \[ E_p = \frac{1}{2}kx^2 \] Onde: - \( E_p \) é a energia potencial elástica (1,9 J no caso), - \( k \) é a constante elástica da mola, - \( x \) é a deformação da mola (diferença entre o comprimento final e o comprimento inicial). Primeiramente, vamos calcular a deformação da mola: \( x = 14,0 cm - 10,0 cm = 4,0 cm = 0,04 m \) Agora, podemos substituir na fórmula da energia potencial elástica e resolver para a constante elástica \( k \): \[ 1,9 = \frac{1}{2}k(0,04)^2 \] \[ 1,9 = 0,0008k \] \[ k = \frac{1,9}{0,0008} \] \[ k = 2375 \, N/m \] Com a constante elástica da mola, podemos calcular o comprimento total da mola para armazenar 1,9 J de energia potencial elástica. Vamos chamar esse comprimento de \( L \): \[ 1,9 = \frac{1}{2} \times 2375 \times L^2 \] \[ 1,9 = 1187,5 \times L^2 \] \[ L^2 = \frac{1,9}{1187,5} \] \[ L^2 = 0,0016 \] \[ L = \sqrt{0,0016} \] \[ L = 0,04 m = 4,0 cm \] Portanto, o comprimento total da mola para armazenar 1,9 J de energia potencial elástica é de 4,0 cm, que corresponde à opção B) 12,4 cm.

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