Questão 1 a) Energia potencial elétrica, energia cinética e energia potencial elástica.


Questão 1
a) Energia potencial elétrica, energia cinética e energia potencial elástica.
Inicialmente existe energia potencial elétrica entre as cargas devido à força de repulsão entre elas. Com o movimento da esfera de carga Q2 parte da energia potencial elétrica é transformada em energia cinética. Ao empurrar o objeto em forma de U a energia cinética ádquirida é transformada em energia potencial elástica.
b) Epelétrica inicial = Epelétrica final + Epelástica







Resolução do Problema de Física:

Análise do Problema:

A imagem apresenta um problema de física que envolve um bloco de massa m em um plano inclinado sem atrito. O bloco está conectado a uma mola de constante elástica k e massa desprezível. A mola está inicialmente comprimida em uma distância d. O bloco é solto e desce o plano inclinado.

Dados do Problema:

  • Massa do bloco: m
  • Ângulo do plano inclinado: θ
  • Constante elástica da mola: k
  • Distância de compressão da mola: d
  • Aceleração da gravidade: g (aproximadamente 10 m/s²)

Objetivo:

Determinar a velocidade do bloco no momento em que ele atinge a base do plano inclinado.

Resolução:

Para resolver este problema, podemos utilizar a conservação da energia mecânica. No ponto inicial, a energia do sistema está armazenada na mola como energia potencial elástica. No ponto final, a energia do sistema está dividida em energia cinética do bloco e energia potencial gravitacional do bloco.

1. Energia Potencial Elástica Inicial:

E_pe_i = (1/2) * k * d²

2. Energia Cinética Final:

E_c_f = (1/2) * m * v²

3. Energia Potencial Gravitacional Final:

E_p_g_f = m * g * h

4. Conservação da Energia Mecânica:

E_pe_i = E_c_f + E_p_g_f

5. Substituindo as Equações:

(1/2) * k * d² = (1/2) * m * v² + m * g * h

6. Isolando v:

v = √( (k * d²) / (m) + (2 * g * h) )

7. Considerando o Plano Inclinado:

h = d * sin(θ)

8. Substituindo h:

v = √( (k * d²) / (m) + (2 * g * d * sin(θ)) )

Solução:

A velocidade do bloco no momento em que ele atinge a base do plano inclinado é dada pela fórmula:

v = √( (k * d²) / (m) + (2 * g * d * sin(θ)) )

Observações:

  • Esta fórmula assume que o plano inclinado é sem atrito.
  • A massa da mola é considerada desprezível.
  • A aceleração da gravidade utilizada é de aproximadamente 10 m/s².
  • Esta fórmula pode ser utilizada para resolver problemas semelhantes com diferentes valores de massa, constante elástica, ângulo do plano inclinado e distância de compressão da mola.

Aplicações:

Esta fórmula pode ser utilizada em diversas situações práticas, como:

  • Calcular a velocidade de um carrinho de brinquedo em um plano inclinado.
  • Determinar a velocidade de um objeto deslizando em uma rampa.
  • Estimar a velocidade de um veículo em uma descida.

Importante:

É importante lembrar que esta fórmula é apenas uma ferramenta para resolver problemas de física. É fundamental entender os conceitos físicos envolvidos e as condições do problema para utilizá-la de forma correta.


 




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