Um bloco de massa m = 0,50 kg parte do repouso no topo de um plano sem atrito e desce até um ponto onde está…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um bloco de massa m = 0,50 kg parte do repouso no topo de um plano sem atrito e desce até um ponto onde está uma mola vertical com constante elástica k = 200 N/m, de modo que toda a energia potencial gravitacional m·g·h é convertida em energia elástica ½k x² no ponto de máxima compressão. Sendo h = 0,80 m e g = 10 m/s², determine a máxima compressão x da mola. Mostre os passos e equações (use SI).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia gravitacional inicial: E_p = m g h = 0,50·10·0,80 = 4,0 J. No máximo de compressão toda energia vira energia elástica: ½ k x² = E_p ? x = sqrt(2 E_p / k) = sqrt(2·4,0 / 200) = sqrt(8/200) = sqrt(0,04) = 0,20 m. Logo x = 0,20 m.
Explicação
A conversão da energia potencial gravitacional em energia elástica é baseada na conservação da energia, onde a energia inicial do bloco é igual à energia armazenada na mola no ponto de máxima compressão. O cálculo da energia gravitacional é feito multiplicando a massa, a gravidade e a altura, resultando em 4 J. Ao igualar essa energia à energia elástica da mola e resolver a equação, encontramos que a compressão máxima da mola é de 0,20 m.
Raio-X da questão
conservação de energia
avaliacao
conservação de energia · energia potencial gravitacional
Revisar a relação entre energia potencial gravitacional e energia elástica.
O aluno pode confundir a conversão de energia potencial em energia elástica, não aplicando corretamente a fórmula da conservação de energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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