Observa-se que uma mola que não obedece à lei de Hooke. A força (em newtons) que ela exerce quando estica de uma distância x (em metros) possui uma intensidade igual a 52,8x + 38,4 x2 na direção contrária ao alongamento. (a) Calcule o trabalho necessário para alongar a mola de x = 0,5 m até x = 1,0 m. (b) Com uma das extremidades da mola fixa, uma partícula de massa igual a 2,17 kg é, presa à outra extremidade da mola quando esta é esticada de uma distância x = 1,0 m. Se a partícula for solta do repouso neste instante, qual será a sua velocidade no instante em que a mola tiver retornando à configuração na qual seu alongamento for x = 0,5 m? (c) A força exercida pela mola é conservativa ou não-conservativa? Explique.
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a) Tr=f.d.cos
F1=52,8.0,5+38,4.(0,5)^2 = 36N
F2=52,8.1
F1=52,8.0,5+38,4.(0,5)^2 = 36N
F2=52,8.1
91,2=2,17a
a=~42 m/s^2
S=so+vot+a/2t^2
0,5=21t^2
t=0,15s
v=vo+at
v=42.0,15
v=6,3m/s
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F2=52,8.1+38,4.(1)^2= 91,2N
Fr=F2-F1 é a força da mola na deformação de 0,5m ---> 1m
Fr=55,2N
Assim, o trabalho será:
Tr=Fr.d.cos
Tr= 55,2.05cos 0
Tr=27,6J