Imagem do exercício
A Figura 2 representa parte da trajetória de um balão meteorológico que sobe na atmosfera, com velocidade de módulo praticamente constante.
Considere que o balão pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que a variação do módulo da aceleração gravítica com a altura em relação ao solo é desprezável.
Admita que o balão, de massa $600 \mathrm{~g}$, movendo-se com uma velocidade de módulo $5,8 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1}$, demora 45 s a deslocar-se da posição A até à posição B.
Calcule a soma dos trabalhos realizados pelas forças não conservativas que atuam no balão entre as posições $\mathrm{A}$ e $\mathrm{B}$.
Apresente todas as etapas de resolução.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
A soma dos trabalhos realizados pelas forças não conservativas é igual à variação da energia mecânica: $W_{\mathrm{NC}}=\Delta E_{\mathrm{m}}$.
A variação de energia mecânica é a soma das variações de energias cinética e potencial gravítica, $\Delta E_{\mathrm{m}}=\Delta E_{\mathrm{c}}+\Delta E_{\mathrm{pg}}$ : a variação de energia cinética é nula, $\Delta E_{\mathrm{c}}=0$, dado que o balão se desloca com velocidade de módulo constante e a variação de energia potencial gravítica, $\Delta E_{\mathrm{pg}}$, depende do desnível, $\Delta h$, entre A e B que coincide com o deslocamento, $\Delta y$, do balão entre aquelas posições:
$\Delta E_{\mathrm{pg}}=m g \Delta y=m g v \Delta t=0,600 \mathrm{~kg} \times 10 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2} \times 5,8 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1} \times 45\mathrm{~s}=1,6 \times 10^{3} \mathrm{~J}$.
Portanto, a soma dos trabalhos realizados pelas forças não conservativas é $1,6 \times 10^{3} \mathrm{~J}$.
Fonte: SPF
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