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Um vagão ferroviário movendo-se com uma velocidade de 1,5 m/s é levado ao repouso por um para-choque constituído por duas molas. A massa do vagão é 100 kg. As molas são comprimidas em 125 mm. Calcule a força máxima atuando em cada mola.

a) 1200N
b) 1500N
c) 1800N
e) 2000N
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Ensinando Através de Questões

há 11 meses

Respostas

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há 11 meses

Para calcular a força máxima atuando em cada mola, podemos usar a conservação de energia. A energia cinética do vagão é convertida em energia potencial elástica das molas. 1. Energia cinética (Ec) do vagão: \[ Ec = \frac{1}{2} m v^2 \] onde \( m = 100 \, \text{kg} \) e \( v = 1,5 \, \text{m/s} \). \[ Ec = \frac{1}{2} \times 100 \times (1,5)^2 = \frac{1}{2} \times 100 \times 2,25 = 112,5 \, \text{J} \] 2. Energia potencial elástica (Ep) armazenada nas molas: \[ Ep = \frac{1}{2} k x^2 \] onde \( x = 0,125 \, \text{m} \) (125 mm) e \( k \) é a constante elástica da mola. Como temos duas molas, a energia total armazenada nas molas será: \[ Ep_{total} = 2 \times \frac{1}{2} k x^2 = k x^2 \] 3. Igualando a energia cinética à energia potencial: \[ 112,5 = k (0,125)^2 \] \[ 112,5 = k \times 0,015625 \] \[ k = \frac{112,5}{0,015625} = 7200 \, \text{N/m} \] 4. Agora, para encontrar a força máxima em cada mola, usamos a fórmula da força: \[ F = k x \] Para uma mola: \[ F = 7200 \times 0,125 = 900 \, \text{N} \] Como temos duas molas, a força total é: \[ F_{total} = 2 \times 900 = 1800 \, \text{N} \] Portanto, a força máxima atuando em cada mola é: c) 1800N.

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