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questao de laboratorio de mecanica classica

Joãozinho deseja levar um presente surpresa para Mariazinha que mora numapartamento que está a 100 m acima do solo. Mas, Joãozinho não deseja se encontrar comos pais de Mariazinha porque eles são muito bravos. Mariazinha está de castigo e não estáfrequentando às aulas na UFERSA. Joãozinho é um bom aluno do curso de Bacharelado emCiência e Tecnologia. Ele constrói um dispositivo para lançar verticalmente o presente paraMariazinha. Considerando que a massa m = 1,0 kg e a constante elástica da mola é K = 20000N/m. A deformação (compressão) da mola é 20,0 cm. Será que ele vai conseguir atingir aaltura da janela de Mariazinha? Caso contrário, discuta como o dispositivo deveria ser alteradopara que ele consiga alcançar a altura desejada? Lembre-se que a alteração do projeto deveconsiderar a relação custo-benefício

💡 3 Respostas

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Andre Smaira

Para verificar se o equipamento é eficiente, vamos verificar a conservação de energia. A energia potencial gravitacional do presente na altura do apartamento é:


\[E_g=mgh=1\cdot 9,8\cdot 100=980\ J\]

A energia potencial elástica do sistema quando o presente está para ser lançado da mola é:


\[E_e=\dfrac12kx^2=\dfrac12\cdot 20000\cdot0,2^2=400\ J\]

Como \(E_e<E_g\) a energia fornecida pela mola não é suficiente para atingir a altura necessária. Varias atitudes são possíveis para se alterar essa realidade. Vamos citar algumas delas, considerando apenas possibilidades que não se precisa trocar a mola:

  • Deformar mais a mola para o lançamento:


\[\eqalign{E_e&>E_g\cr \dfrac12kx^2&>980\cr 10000x^2&>980\cr x^2&>0,098\cr x&>0,313\ m}\]

Dessa forma uma deformação da mola de \(31,3\ cm\)ao invés de \(20\ cm\)é suficiente.

  • Outra possibilidade é adicionar uma velocidade inicial ao lançamento:


\[\eqalign{E_e+E_c&>E_g\cr 400+\dfrac12mv^2&>980\cr v^2&>1160\cr v&>34\ m/s}\]

Essa é uma possibilidade inviável na prática.

- Uma terceira opção seria um meio termo entre as duas anteriores, deformando a mola menos que o calculado mas adicionando uma velocidade inicial.

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