Uma mola comprimida de constante k = 2000 N/m e x = 0,10 m lança um bloco de massa m = 2,0 kg ao longo de um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma mola comprimida de constante k = 2000 N/m e x = 0,10 m lança um bloco de massa m = 2,0 kg ao longo de um plano inclinado ? = 25°. Coeficiente de atrito cinético µ_k = 0,18. Use g = 10 m/s². Desenhe o diagrama de forças, escreva o balanço de energia (incluindo trabalho do atrito) e calcule: a) distância máxima d ao longo do plano; b) altura máxima alcançada. O bloco atinge h = 1,20 m?
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Diagrama de forças: mg vertical para baixo; N = mg cos? perpendicular; componente tangencial mg sin? descendo; força elástica inicial para cima do plano. Energia da mola: E_s = ½ k x² = 0,5·2000·0,1² = 10,0 J. Força resistente média F_res = mg sin? + µ_k N = mg(sin?+µ_k cos?). Calcule: mg = 2,0·10 = 20 N; sin25°˜0,4226; cos25°˜0,9063 ? F_res = 20(0,4226+0,18·0,9063)=11,715 N. Distância d onde E_s = F_res·d ? d = 10,0/11,715 = 0,854 m. Altura máxima h = d·sin? = 0,854·0,4226 = 0,361 m. Conclusão: h = 0,361 m < 1,20 m, logo não alcança 1,20 m.
Explicação
O cálculo da energia potencial da mola e a força de resistência, que inclui o peso do bloco e o atrito, permitem determinar a distância máxima que o bloco consegue percorrer ao longo do plano inclinado. A altura máxima é então encontrada utilizando a distância percorrida e a inclinação do plano. O resultado final mostra que a altura máxima alcançada é menor que 1,20 m, confirmando que o bloco não atinge essa altura.
Raio-X da questão
energia potencial e cinética
avaliacao
conservação de energia · forças em um plano inclinado
Revisar balanço de energia e trabalho de forças de atrito.
O aluno pode confundir a energia potencial com a energia cinética, não considerando corretamente o trabalho realizado pelo atrito.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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