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Questões de Física · Cebraspe

FísicaEnergia mecânica e sua conservaçãoCebraspe 2009

UnB

Questão de Física

Figura da questão (imagem do caderno de prova)

As campanhas bélicas do período helenístico contaram com inúmeras inovações tecnológicas, cujos fundamentos físicos e matemáticos foram desenvolvidos por cientistas como Arquimedes e Euclides. Uma dessas inovações foi a catapulta, que se baseia no princípio da alavanca e cujo modelo está ilustrado na figura acima. Nesse modelo, o comprimento do braço da catapulta, considerado totalmente rígido, é L = 3 m, e a movimentação desse braço realiza-se por meio de uma mola, de constante elástica k, que se comprime e se estende de acordo com o arco de circunferência de raio L, conforme mostrado na figura. Nessa figura, na posição em que o braço se encontra, a mola não está pressionada. Para que um projétil seja lançado com energia adequada, é necessário comprimir-se a mola de tal forma que seja igual a 30º o ângulo θ ≤ θmax — em que θ é o menor ângulo formado entre o eixo Ox e o braço da catapulta. Quando θ é igual a 30º, ele é denominado ângulo de compressão máxima. Com base nessas informações, julgue os itens a seguir.

Para um projétil de massa m considerado como partícula e posicionado no ponto P no momento de seu lançamento, o módulo da variação da energia potencial gravitacional entre a posição em que θ = 30º e a posição em que não há compressão da mola — θ = θmax — é igual a 3mg/2 J, em que g representa a aceleração da gravidade.

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Questão de prova oficial, com o gabarito definitivo publicado pela banca. Reproduzida para fins de estudo.