Um carrinho de massa m = 2,0 kg é lançado por uma mola (k = 200 N/m) comprimida de x = 0,10 m sobre um piso…
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 carrinho de massa m = 2,0 kg é lançado por uma mola (k = 200 N/m) comprimida de x = 0,10 m sobre um piso horizontal com coeficiente de atrito cinético µ = 0,15. Considere g = 10 m/s². a) Calcule a velocidade inicial v ao deixar a mola. b) Determine a distância d até parar por atrito. c) Analise as transformações e conservações de energia e de quantidade de movimento no processo.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: energia elástica inicial U = ½ k x² = ½·200·(0,10)² = 1,0 J. Essa energia vira energia cinética inicial ½ m v² ? v = sqrt(2U/m) = sqrt(2·1,0/2,0) = 1,0 m/s. Trabalho do atrito |W| = µ m g d = ½ m v² ? d = v²/(2 µ g) = 1/(2·0,15·10) = 0,33 m. Discussão: a energia mecânica não é conservada (energia elástica ? cinética ? dissipada por atrito em calor). A quantidade de movimento linear do carrinho não é conservada devido à força externa de atrito aplicada pelo piso.
Explicação
A energia elástica armazenada na mola é convertida em energia cinética ao ser liberada, permitindo calcular a velocidade inicial do carrinho. O trabalho realizado pela força de atrito, que é uma força externa, é responsável por dissipar essa energia, levando o carrinho a parar após percorrer uma certa distância. A análise mostra que, devido à presença do atrito, a energia mecânica não se conserva e a quantidade de movimento também não é mantida, já que a força de atrito atua contra o movimento do carrinho.
Raio-X da questão
energia potencial e cinética
avaliacao
energia potencial e cinética · forças e atrito
Revisar as leis da conservação de energia e movimento.
O aluno pode confundir a energia potencial armazenada na mola com a energia cinética do carrinho, não aplicando corretamente as fórmulas de conservação de energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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