Um brinquedo pop-up consiste em uma massa m presa ao topo de uma mola leve de comprimento natural # l_0 # e constante de mola k. A mola é compactada no comprimento # l_1 # quando o pop-up está preso ao chão. Até que altura acima do solo atinge?

Responda:

A altura é #h=k/(2mg)(l_0-l_1)(l_0-l_1-1)#

Explicação:

A massa do brinquedo é #=mkg#

A constante da mola é #=kNm^-1#

A compressão da mola é

#Deltax=(l_0-l_1)m#

O energia armazenado na primavera é

#E=1/2kDeltax^2=1/2k(l_0-l_1)^2#

Essa energia será transformada em energia potencial

#PE=mgh#

A altura é #=hm#

O aceleração devido à gravidade é #=gms^-2#

Portanto,

#PE=E#

#mg(l_0+h-l_1)=1/2k(l_0-l_1)^2#

#mgh+mg(l_0-l_1)=1/2k(l_0-l_1)^2#

#h=k/(2mg)(l_0-l_1)^2-(l_0-l_1)=k/(2mg)(l_0-l_1)(l_0-l_1-1)#

A altura é #=k/(2mg)(l_0-l_1)(l_0-l_1-1)#