Física — Mecânica Dissertativa

Um pequeno bloco é solto sobre a superfície de uma curva lisa, conforme mostrado na figura abaixo, cuja maior altura da estrutura é 10m e a menor é 5m, e sobre ela existe a curva lisa. Determine a distância alcançada pelo bloco. Considere g= 10 m/s² e desconsidere a resistência do ar

Um pequeno bloco é solto sobre a superfície de uma curva lisa, conforme mostrado na figura abaixo, cuja maior altura da estrutura é 10m e a menor é 5m, e sobre ela existe a curva lisa. Determine a distância alcançada pelo bloco. Considere g= 10 m/s² e desconsidere a resistência do ar

Resolução completa

Explicação passo a passo

Resumo da resposta

Resolução do Problema de Mecânica

Este é um problema clássico que envolve conservação de energia mecânica e movimento de projéteis.

Passo 1: Conservação da Energia Mecânica

O bloco desliza sem atrito, então a energia mecânica se conserva:

E_{inicial} = E_{final}

No ponto mais alto (10m), o bloco tem apenas energia potencial gravitacional. No ponto de lançamento (5m), ele tem energia cinética e potencial.

mgh_1 = \frac{1}{2}mv^2 + mgh_2

Onde:

  • h_1 = 10 m (altura inicial)
  • h_2 = 5 m (altura de lançamento)
  • v = velocidade no ponto de lançamento

Simplificando (a massa m cancela):

g(h_1 - h_2) = \frac{1}{2}v^2
v = \sqrt{2g(h_1 - h_2)}

Calculando:

v = \sqrt{2 \times 10 \times (10 - 5)} = \sqrt{100} = 10 \text{ m/s}

Passo 2: Movimento de Projétil

Após deixar a curva, o bloco realiza movimento parabólico com velocidade horizontal inicial de 10 m/s.

Tempo de queda:

h_2 = \frac{1}{2}gt^2
t = \sqrt{\frac{2h_2}{g}} = \sqrt{\frac{2 \times 5}{10}} = \sqrt{1} = 1 \text{ s}

Distância horizontal percorrida:

d = v_x \times t = 10 \times 1 = 10 \text{ m}

Análise

EtapaConceito AplicadoResultado
1Conservação de Energiav = 10 \text{ m/s}
2Queda livre verticalt = 1 \text{ s}
3Movimento horizontal uniformed = 10 \text{ m}

Conceitos-chave:

  • Conservação de energia: em superfícies lisas, não há dissipação por atrito
  • Lançamento horizontal: velocidade vertical inicial nula
  • Independência dos movimentos: tempo de queda depende apenas da altura

Conclusão

A distância alcançada pelo bloco é 10 metros.

Observação: Como as alternativas não foram apresentadas na questão, verifique qual letra corresponde ao valor 10 m ou 10 metros nas opções disponíveis.

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