Verificação da velocidade de uma esfera que cai de um plano sem atrito

Descrição do Exercício:

Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a Figura do Enunciado. Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada.

Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera:
A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo.
B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la.
C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la.
D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento.
E) aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.

Figura do Enunciado
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O ângulo de subida ser reduzido a zero significa que a esfera descerá do plano e não continuará no plano de subida. A esfera não subirá, pois não haverá plano de subida.

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Quando a esfera é abandonada, ela possui energia potencial gravitacional que é transformada totalmente em energia cinética (já que os planos são lisos).

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Após isso a esfera segue com velocidade constante, já que os planos são lisos e as forças que atuam na esfera são a força-peso e a normal do plano (que anula a força-peso), assim o impulso na esfera é nulo.

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Vamos analisar cada uma das alternativas.

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Alternativa A: Verdadeira. A velocidade após a descida é constante, já que os planos são lisos e as forças que atuam na esfera são a força-peso e a normal do plano (que anula a força-peso), assim, após a descida, o impulso na esfera é nulo.

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Alternativa B: Falsa. O impulso na esfera é nulo após a descida. As forças que atuam na esfera são a força-peso e a normal do plano (que anula a força-peso). Além disso a velocidade é mantida constante.

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Alternativa C: Falsa. A velocidade após a descida é constante, já que os planos são lisos.

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Alternativa D: Falsa. O impulso na esfera é nulo após a descida. As forças que atuam na esfera são a força-peso e a normal do plano (que anula a força-peso). Além disso a velocidade é mantida constante.

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Alternativa E: Falsa. O impulso na esfera é nulo após a descida. As forças que atuam na esfera são a força-peso e a normal do plano (que anula a força-peso). Além disso a velocidade é mantida constante.

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A Resposta é a Letra A.

enviado por Carlos Humberto de Oliveira em

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