Uma bola de massa 0,3 kg é liberada do repouso a uma altura 8 m. Quão rápido vai quando atingir o chão?
Veja como resolver esse problema usando o princípio da conservação de energia:
Entendendo os conceitos *
energia potencial: A energia que um objeto possui devido à sua posição em relação a um ponto de referência (neste caso, o solo). A energia potencial (PE) é calculada como:PE =mgh, onde:
* m =massa (kg)
* g =aceleração devido à gravidade (9,8 m/s²)
* h =altura (m)
*
energia cinética: A energia que um objeto possui devido ao seu movimento. A energia cinética (KE) é calculada como:ke =(1/2) mv², onde:
* m =massa (kg)
* V =velocidade (m/s)
*
Conservação de energia: Em um sistema fechado, a energia total permanece constante. Isso significa que a energia pode ser transformada de uma forma para outra (como energia potencial para energia cinética), mas a quantidade total de energia permanece a mesma.
Solução 1.
Energia inicial: No topo, a bola tem apenas energia potencial. Calcule isto:
PE =MGH =(0,3 kg) (9,8 m/s²) (8 m) =23,52 J (Joules)
2.
Energia final: Pouco antes de atingir o chão, a bola tem apenas energia cinética. Como a energia é conservada, a energia potencial inicial agora é convertida em energia cinética:
Ke =23,52 J
3.
Encontre a velocidade: Agora, use a fórmula para obter energia cinética para resolver a velocidade:
Ke =(1/2) mv²
23,52 J =(1/2) (0,3 kg) V²
v² =156,8
v =√156,8 ≈ 12,52 m/s
Resposta: A bola estará indo aproximadamente 12,52 m/s quando atingir o chão.