No laboratório de mecânica, carrinhos de massas M e 2M são unidos por uma mola elástica ideal e oscilam livremente em um plano liso com período T. A seguir, o sistema é comprimido contra uma parede por uma força F atuando sobre a massa M, conforme ilustra a figura abaixo. Nessa situação, a mola é sujeita a uma compressão l com respeito ao seu comprimento natural. Em um determinado instante, a massa M é liberada e o sistema entra em movimento. Assinale a alternativa que contém a máxima velocidade atingida pelo centro de massa no movimento subsequente.
RESPOSTA:
Letra E.
O período das oscilações acopladas pode ser calculado a partir da massa reduzida do sistema:
A partir do instante em que a massa M é liberada, o sistema converte energia potencial elástica em energia cinética, até o momento em que a elongação na mola se anula e, a partir daí, o centro de massa se movimenta com velocidade constante. Desse modo, a máxima velocidade é atingida, pela primeira vez, com a mola indeformada e 2M ainda com velocidade nula. Pela conservação da energia:
Contudo, esta não é a velocidade do centro de massa, mas apenas do bloco M. Como esse corresponde a 1/3 da massa total do sistema:
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