Resolução de exercício Física: Massa Mola [Resnick - Halliday - Krane: FÍSICA 1 (5ª ed.)]


Olá gente, estamos de volta! Vamos discutir um pouco sobre Força elástica e Energia?
Vejamos esta questão! Um tópico pequeno, porém que merece atenção nos detalhes no momento da resolução.

Como de rotina, procurem ler o problema, para ver o que ele pede, mas principalmente o que ele nos fornece para que possamos encontrar o que deseja.
Veja que ele nos dá inicialmente a (i) massa do corpo (no caso da pedra), e informa (isso é importante) que ele (ii) esta em repouso. E logo em seguida nos diz que a mola foi comprimida (iii) e 10,20 cm (0,102m). Assim com estas informações iniciais podemos ir para o item (a). 
Para isso veja na figura da pedra exerce uma força sobre a mola, ou seja a Força Peso (P=m.g) que já é nossa conhecida. Porém da mesma forma como reação a esta a mola exerce uma força sobre a pedra, neste caso a Força Elástica (Fe = k.x)
 
Deste modo podemos dizer que temos uma força resultante em que
Fe - P = 0
Fe = P

Dai tiramos que, k.x = m.g. A razão disso é o fato de no item em questão ele querer saber o valor de k. Então fomos buscar esta relação. Logo,
k . x = m . g
k = (m . g) / x
k = 7,94 (kg) . 9,8 (m/s²) / 0,102 (m)
k = 763 N/m
Gente, uma observação, cuidado com as unidades, lembrem que kg.m/s² é o N.
No item (b) ele procura pela Energia Potencial (U), antes da pedra ser solta, após a compressão.
Neste caso, teremos que,
U = k . x² / 2
U = 763 . (38,8)² / 2
U = 57,4 J
De onde veio esse 38,8m??????????
Vejam no enunciado da questão que ele diz que com o assentamento da pedra sobre a mola ela comprimiu com o peso 10,2 cm. Logo quando foi empurrado 28,6 cm para baixo esta medida somada ao ja existente irá forma o caminho do sistema até o ponto de equilíbrio da mola. Beleza?!
Assim vamos para o item (c) onde ele que saber a altura que esta pedra vai subir acima deste ponto. Então, temos que,
U(1) = U(2)
57,4 = m . g . h(2)
57,4 = 7,94 . (9,8) . h(2)
h(2) = 0,73m

Espero ter ajudado!
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Até a próxima!