Na figura abaixo temos uma mola de k = 600N/m deformada 1m por um bloco de 10kg, quando a mola é solta ela imprime uma velocidade ao bloco tal que ele sobe o morro e para na plataforma P1. Desprezando todas as formas de atrito responda:
a) Se você quiser que o bloco chegue à plataforma P2 cuja altura h2 é de 6m, qual deve ser a deformação da mola? b) Qual deve ser a deformação da mola para levar o corpo até a altura h2 de 6m, sabendo que durante o percurso ocorrerá uma perda de 20% da energia, devido ao atrito?
Aceleração da gravidade g = 10 m/s^2.
a)
Desprezando o atrito, pode-se adotar a Lei de Conservação de Energia.
Quando o bloco está em repouso no ponto P2, ele possui apenas energia potencial gravitacional Eg, cujo valor é:
-> Eg = m*g*h2
-> Eg = 10*10*6
-> Eg = 600 J
Pela Lei de Conservação de Energia, essa energia de 600 J é a energia que o bloco deve armazenar durante a deformação da mola. Sabendo que a energia potencial elástica é igual a Ee = kx^2/2 (sendo x a deformação da mola), o valor de x é:
-> Ee = Eg
-> kx^2/2 = 600
-> 600x^2/2 = 600
-> x^2/2 = 1
-> x^2 = 2
-> x = √2
-> x = 1,414 m
b)
Uma vez que 20% da energia potencial elástica será perdida no percurso devido ao atrito, o valor de Eg deve ser 80% do valor de Ee' para que o bloco realize o mesmo percurso de antes. Portanto, tem-se a seguinte equação:
-> 0,8Ee' = Eg
Substituindo os termos, o valor de x' é:
-> 0,8Ee' = Eg
-> 0,8kx'^2/2 = 600
-> 0,8*600x'^2/2 = 600
-> 0,8x'^2/2 = 1
-> x'^2 = 2/0,8
-> x' = √2,5
-> x' = 1,581 m
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