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Gabarito

1- Um pequeno bloco de massa igual a 0,50 kg possui velocidade de valor 4,0 m/s, quando passa pela origem dos espaços( S0 = 0) . Nessa posição, começa a agir no bloco uma força  na mesma direção e sentido do movimento e de intensidade variável conforme o gráfico dado:











Determine:

a) a energia cinética do bloco na origem dos espaços;

R: Na origem dos espaços (S0 = 0), a velocidade do bloco tem valor v0 = 4,0 m/s. Assim, a energia cinética (Ec0) nessa posição é:








b) o trabalho realizado pela força até o bloco passar pela posição dada por S = 10 m;
R: O trabalho é numericamente igual à área do gráfico dado.

 




c) a energia cinética e a velocidade do bloco ao passar pela posição dada por S = 10 m.
R: A energia cinética (Ec) na posição final (S = 10 m) é calculada pelo teorema da energia cinética:






Veja que o trabalho representa uma transferência de energia. O bloco possuía 4,0 J de energia cinética e ganhou 10 J devido ao trabalho da força, ficando no final com 14 J.

A velocidade final do bloco é determinada por sua energia cinética:









2- Um carrinho de montanha-russa é abandonado na posição A, cuja altura vale h. Veja a figura.









O carrinho realizará o "looping" de raio R sem sofrer a ação de forças dissipativas.

Seja g o módulo da aceleração gravitacional. Determine:

a) a velocidade mínima do carrinho ao passar pelo ponto B (em função de R e g);

R: a) Ao passar pelo ponto B, o carrinho está sob a ação das forças  (peso) e  (normal).




A velocidade mínima corresponde à iminência de o carrinho perder o contato com a pista (N→0).

Assim, nesta situação, a força centrípeta é proporcionada pelo peso do carrinho:





O carrinho não conseguirá realizar o "looping" se, ao atingir a posição B, tiver velocidade menor que


b) a altura h mínima.
R: A altura h mínima da posição A é correspondente à velocidade mínima na posição B. Aplicando a Lei de Conservação da Energia Mecânica, temos:










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