(DISSERTATIVA, dif.3) Um bloco de massa m = 1,00 kg desliza com velocidade inicial v0 = 4,00 m·s?¹ e…
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
(DISSERTATIVA, dif.3) Um bloco de massa m = 1,00 kg desliza com velocidade inicial v0 = 4,00 m·s?¹ e imediatamente encontra uma mola horizontal de constante k = 200 N·m?¹. O coeficiente de atrito cinético entre bloco e superfície é µ_k = 0,10 e g = 10,0 m·s?². Descreva o princípio físico usado, monte a equação energética que inclui trabalho da força de atrito, resolva para a máxima compressão x_max da mola e calcule a energia dissipada por atrito.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Princípio: conservação da energia incluindo trabalho não conservativo. Equação: ½ m v0² = ½ k x² + W_atrito, com W_atrito = µ_k m g x (trabalho negativo). Numérica: ½·1·4² = 8,0 J = ½·200·x² + (0,10·1·10)·x = 100 x² + 1·x. Resolver 100 x² + x - 8 = 0 ? x = [-1 + v(1+3200)]/200 ˜0,278 m. Energia dissipada por atrito W_atrito = µ_k m g x ˜0,10·1·10·0,278 ˜0,278 J. Verificação: energia armazenada na mola ½ k x² ˜100·(0,278)² ˜7,72 J; soma ˜8,00 J = E_inicial.
Explicação
A solução utiliza o princípio da conservação de energia, que considera tanto a energia cinética inicial do bloco quanto a energia potencial armazenada na mola e o trabalho realizado pela força de atrito. A equação montada relaciona essas energias e permite calcular a máxima compressão da mola e a energia dissipada. Os resultados são consistentes, pois a soma da energia armazenada e a energia dissipada iguala a energia inicial do sistema.
Raio-X da questão
energia potencial e cinética
avaliacao
energia cinética e potencial · trabalho e energia
Revisar a conservação de energia e o trabalho de forças de atrito.
O aluno pode confundir a energia dissipada pelo atrito com a energia armazenada na mola, não considerando corretamente a relação entre elas.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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