Ed
ano passado
Vamos analisar cada uma das afirmações sobre a esfera que rola sem deslizar: ( ) A velocidade final da esfera é 1,25 m/s. Para calcular a velocidade final, podemos usar a conservação de energia. A energia potencial inicial (mgh) se transforma em energia cinética de translação e de rotação. A altura inicial é 20 cm (0,2 m), então a energia potencial inicial é \( mgh = 2 \cdot 9,8 \cdot 0,2 = 3,92 \, J \). A energia cinética total é a soma da energia cinética de translação \((\frac{1}{2}mv^2)\) e da energia cinética de rotação \((\frac{2}{5}mv^2)\). Ao resolver, encontramos que a velocidade final não é 1,25 m/s. Portanto, essa afirmação é falsa (F). ( ) A velocidade angular final da esfera é de 15 rad/s. A velocidade angular \(\omega\) está relacionada à velocidade linear \(v\) pela relação \(v = r\omega\). Como a esfera tem um raio de 0,05 m, e a velocidade final não é 1,25 m/s, a velocidade angular também não será 15 rad/s. Portanto, essa afirmação é falsa (F). ( ) Se a esfera fosse de diâmetro menor, rolaria mais rápido. O diâmetro não afeta a velocidade de rotação em um plano inclinado sem atrito, pois a velocidade final depende da altura inicial e não do tamanho da esfera. Portanto, essa afirmação é falsa (F). ( ) Se a esfera fosse substituída por um bloco sem atrito, desceria a inclinação mais devagar. Um bloco que desliza sem atrito não tem a mesma distribuição de energia que uma esfera que rola. A esfera converte parte de sua energia em energia rotacional, enquanto o bloco apenas converte energia potencial em energia cinética de translação. Portanto, essa afirmação é verdadeira (V). Assim, a sequência correta é: F - F - F - V. Portanto, a alternativa correta é a B) F - F - V - V.
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