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Em uma mudança, alguém teve a ideia de usar uma base sobre um sistema de molas para evitar que, quando a mudança for jogada da janela, não venha a se quebrar. Uma caixa com massa m = 5kg é jogada a partir do repouso de uma altura de 3,5m. Ao atingir a base, é comprimida em x = 3cm. Com base nisso, determine a constante elástica da mola.
Escolha uma opção:
a. K = 381,5kN/m.
b. K = 11,66N/m.
c. K = 3,81N/m.
d. K = 11,66kN/m.
e. K = 78,75N/m.
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Aprendendo com Desafios

há 2 semanas

Respostas

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há 2 semanas

Para determinar a constante elástica da mola (K), podemos usar a conservação de energia. A energia potencial gravitacional da caixa ao ser jogada se transforma em energia potencial elástica da mola quando a caixa atinge a base. 1. Energia potencial gravitacional (Ep): \[ Ep = m \cdot g \cdot h \] onde: - \( m = 5 \, \text{kg} \) - \( g = 9,81 \, \text{m/s}^2 \) (aceleração da gravidade) - \( h = 3,5 \, \text{m} \) Calculando: \[ Ep = 5 \cdot 9,81 \cdot 3,5 = 171,675 \, \text{J} \] 2. Energia potencial elástica (Ee): \[ Ee = \frac{1}{2} K x^2 \] onde: - \( x = 0,03 \, \text{m} \) (3 cm) Igualando as energias: \[ m \cdot g \cdot h = \frac{1}{2} K x^2 \] Substituindo os valores: \[ 171,675 = \frac{1}{2} K (0,03)^2 \] Resolvendo para K: \[ 171,675 = \frac{1}{2} K (0,0009) \] \[ 171,675 = 0,00045 K \] \[ K = \frac{171,675}{0,00045} \approx 381,5 \, \text{N/m} \] Portanto, a constante elástica da mola é aproximadamente \( K = 381,5 \, \text{N/m} \). A alternativa correta é: a. K = 381,5 kN/m.

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Um experimento interessante feito em aulas de física experimental consiste em sentar em um banco giratório, com uma estrutura composta por uma roda de bicicleta com chumbo nas bordas, presa a um cabo de vassoura (eixo fixo). O experimento funciona assim: o aluno, inicialmente parado, pega esse sistema em uma das mãos e com a outra mão ele gira a roda no sentido anti-horário. O que acontece com o estudante a seguir? E se o sentido da roda mudar pro outro lado, o que acontece?
Escolha uma opção:
a. O estudante gira a roda inicialmente no sentido anti-horário, como a direção do momento angular pode ser encontrada usando a regra da mão direita, sabemos que o momento angular da roda aponta para cima; como o sistema é isolado, o estudante gira no sentido anti-horário. Quando o estudante troca o lado da roda, fazendo com que ela gire agora no sentido horário, o momento angular do estudante e da roda se somam, fazendo com que o estudante permaneça girando no sentido anti-horário, mesmo com o momento angular da roda sendo negativo.
b. O estudante gira a roda inicialmente no sentido anti-horário, como a direção do momento angular pode ser encontrado usando a regra da mão direita, sabemos que o momento angular da roda aponta para cima e, portanto, o estudante gira no sentido anti-horário. Quando o estudante troca o lado da roda, fazendo com que ela gire agora no sentido horário, o momento angular do estudante e da roda se somam, fazendo com que o estudante gire agora no sentido horário, e com que o momento angular da roda seja negativo.
c. O estudante gira a roda inicialmente no sentido anti-horário, como a direção do momento angular pode ser encontrada usando a regra da mão direita, sabemos que o momento angular da roda aponta para baixo e, portanto, o estudante gira no sentido anti-horário. Quando o estudante troca o lado da roda, fazendo com que ela gire agora no sentido horário, o momento angular do estudante e da roda se somam, fazendo com que o estudante permaneça girando no sentido anti-horário, mesmo com o momento angular da roda sendo negativo.
d. O estudante gira a roda inicialmente no sentido anti-horário, como a direção do momento angular pode ser encontrado usando a regra da mão direita, sabemos que o momento angular da roda aponta para baixo e, portanto, o estudante gira no sentido horário. Quando o estudante troca o lado da roda, fazendo com que ela gire agora no sentido horário, o momento angular do estudante e da roda se somam, fazendo com que o estudante gire agora no sentido anti-horário, e com que o momento angular da roda seja negativo.

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