Uma esfera sólida parte do repouso na extremidade superior de uma rampa de lançamento (Figura). Num primeiro experimento a esfera desce deslizando a rampa (sem atrito). Ao atingir a parte inferior a esfera é lançada até colidir com o chão a uma distância d do ponto O. Num segundo experimento a esfera é solta mas desce rolando, sem deslizar, até atingir o final da rampa. Nesse caso, ela colide com o chão a uma nova distância D.
(a) Determine as distâncias d e D.
Respostas:
1º Caso (Deslizamento)
Quando a esfera está na extremidade superior, sua Energia Mecânica fica concentrada na energia que chamamos de Energia Potencial Gravitacional, e ao ser liberada do momento de repouso, a partir do princípio de conservação de energia, ocorre uma transferência desse para outro tipo de energia, a energia de movimento pelo deslizamento da esfera, sendo esta chamada de Energia Cinética de Translação, podendo-se observar que ao chegar no ponto O da rampa, a energia mecânica se concentra toda nessa forma de energia, pois a esfera está em movimento, e não mais sobre uma certa altura, partindo do seu repouso. Ou seja, em ambos os dois momentos a energia mecânica (Potencial + Cinética) tem o mesmo valor, pois não ocorre um "consumo" dessa energia, mas sim, uma transferência.
2º Caso (Rotação)
Neste caso, a conservação da Energia Mecânica é feita na transferência da Energia Potencial Gravitacional para uma nova forma de energia encontrada até agora no problema, a Energia Cinética de Rotação.
(b) Em qual dos experimentos a distância alcançada é menor?
Resposta: No primeiro experimento, em que a esfera apenas desliza a rampa sem atrito, e sem rotação.
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