Questão 19

(UNESP - 2024)

Uma bola de boliche de 7 kg é abandonada do repouso, de uma altura h₀ , e cai verticalmente sobre uma cama elástica, que se comporta como uma mola ideal, conforme a figura 1. Essa bola toca a cama elástica com 8 m/s de velocidade e, a partir desse instante, a bola sofre a ação de uma força F vertical para cima, de intensidade variável, aplicada pela cama elástica, além da força peso, P. Sob ação apenas dessas duas forças, a bola para 0,5 s após ter tocado a cama elástica, conforme a figura 2. A partir desse ponto, a bola é impulsionada verticalmente para cima, perdendo contato com a cama elástica no momento em que sua velocidade é v, conforme a figura 3.

Desprezando todas as forças dissipativas e adotando g = 10 m/s² , calcule:

a) o valor de h₀, em metros, e a energia cinética da bola, em J, no instante em que ela perde contato com a cama elástica, em seu movimento de subida.

b) o valor médio da força F, em N, aplicada pela cama elástica sobre a bola para pará-la em 0,5 s.