Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre energia mecânica e sua conservação em física

O efeito da atiradeira gravitacional é produzido por uma “colisão” sem impacto de uma nave espacial com um planeta. Esse efeito é utilizado para fornecer um impulso adicional a uma nave espacial, aumentando sua velocidade.

A figura, a seguir, representa o planeta Saturno movendose em sentido x negativo, com uma velocidade orbital em relação ao Sol de módulo igual a v_planeta. Uma nave espacial dele se aproxima a uma velocidade de módulo igual a v_{inicial da nave} em relação ao Sol. A força gravitacional de Saturno faz que a nave mude de direção e retorne em sentido oposto.

Considerando a trajetória da nave como retilínea e que m_nave << M_planeta, sua velocidade final, depois que se afasta de modo que não sinta mais a atração gravitacional do planeta, é

O trabalho total realizado pelas forças externas sobre um corpo relaciona-se ao deslocamento do corpo, ou seja, às suas variações de posição. Contudo, o trabalho total também é relacionado à velocidade do corpo por meio do teorema trabalho-energia cinética, que

Um atirador próximo dispara com uma espingarda de ar comprimido um pequeno chumbinho de borracha com massa igual a 0,002kg. O projétil desloca-se com velocidade aproximadamente horizontal igual a 50m/s e atinge uma pequena partícula esférica de massa 0,03kg, inicialmente parada. A partícula esférica está posicionada na extremidade de uma corda de comprimento igual a L = 2.0m, conforme pode ser visto na figura abaixo. Assumindo que a colisão entre o projétil e a partícula seja perfeitamente elástica, determine qual deve ser a altura aproximada h adquirida pela partícula após a colisão.

Um projétil com massa igual a 0,005kg deslocando-se com velocidade horizontal de 600m/s atinge uma parede vertical. O projétil para 20cm dentro da parede sólida. Os valores da mudança em sua energia mecânica e a magnitude da força média dissipativa exercida pela parede para parar o projétil são, respectivamente:

Uma partícula esférica de raio r e massa m rola com atrito sem deslizar em uma rampa de lançamento (ver figura abaixo). A partícula é solta do ponto P, que está a uma altura H em relação à base da rampa. A menor altura de lançamento para que a partícula efetue a trajetória circular de raio R e não perca contato com a calha será: