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Um bloco de massa 5 kg é colocado em uma superfície horizontal sem atrito e conectado a uma mola de constante elástica k = 200 N/m. Se a mola está comprimida 0,1 m a partir da posição de equilíbrio e é liberada, qual será a velocidade do bloco quando a mola atingir o estado de equilíbrio?
a) 2 m/s
b) 4 m/s
c) 6 m/s
d) 8 m/s
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Desvendando com Questões

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, podemos usar o princípio da conservação de energia. A energia potencial armazenada na mola quando ela está comprimida é convertida em energia cinética do bloco quando a mola atinge o estado de equilíbrio. A energia potencial elástica (EPE) armazenada na mola é dada pela fórmula: \[ EPE = \frac{1}{2} k x^2 \] onde: - \( k = 200 \, \text{N/m} \) (constante da mola) - \( x = 0,1 \, \text{m} \) (compressão da mola) Substituindo os valores: \[ EPE = \frac{1}{2} \times 200 \times (0,1)^2 \] \[ EPE = \frac{1}{2} \times 200 \times 0,01 \] \[ EPE = 1 \, \text{J} \] Essa energia potencial se transforma em energia cinética (EC) do bloco, que é dada por: \[ EC = \frac{1}{2} m v^2 \] onde: - \( m = 5 \, \text{kg} \) (massa do bloco) - \( v \) é a velocidade que queremos encontrar. Igualando a energia potencial à energia cinética: \[ 1 = \frac{1}{2} \times 5 \times v^2 \] Resolvendo para \( v \): \[ 1 = \frac{5}{2} v^2 \] \[ v^2 = \frac{2}{5} \] \[ v^2 = 0,4 \] \[ v = \sqrt{0,4} \] \[ v \approx 0,632 \, \text{m/s} \] Parece que houve um erro na análise, pois a velocidade não corresponde a nenhuma das alternativas. Vamos revisar a energia potencial: A energia potencial é 1 J, e a energia cinética deve ser igual a isso. Portanto, a equação correta é: \[ 1 = \frac{1}{2} \times 5 \times v^2 \] Resolvendo novamente: \[ 1 = \frac{5}{2} v^2 \] \[ 2 = 5 v^2 \] \[ v^2 = \frac{2}{5} \] \[ v^2 = 0,4 \] \[ v = \sqrt{0,4} \] \[ v \approx 0,632 \, \text{m/s} \] Parece que houve um erro na interpretação das alternativas. Vamos verificar as opções novamente. Na verdade, a energia potencial é 1 J, e a velocidade correta deve ser calculada novamente. Vamos calcular a velocidade correta: \[ 1 = \frac{1}{2} \times 5 \times v^2 \] \[ 2 = 5 v^2 \] \[ v^2 = \frac{2}{5} \] \[ v = \sqrt{0,4} \] \[ v \approx 0,632 \, \text{m/s} \] Nenhuma das alternativas corresponde a isso. Por favor, verifique se a questão e as alternativas estão corretas.

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