O equipamento representado na figura foi montado com o objetivo de determinar a constante elástica de uma mola ideal. O recipiente R, de massa desprezível, contém água; na sua parte inferior, há uma torneira T que, quando aberta, permite que a água escoe lentamente com vazão constante e caia dentro de outro recipiente B, inicialmente vazio (sem água), que repousa sobre uma balança. A torneira é aberta no instante t = 0 e os gráficos representam, em um mesmo intervalo de tempo (t’), como variam o comprimento L da mola (gráfico 1), a partir da configuração inicial de equilíbrio, e a indicação da balança (gráfico 2).
Analisando as informações, desprezando as forças entre a água que cair no recipiente B e o recipiente R e considerando $$g = 10 m/s^{2}$$, é correto concluir que a constante elástica k da mola, em N/m, é igual a
(A) 120.
(B) 80.
(C) 100.
(D) 140.
(E) 60.
Solução:
A força que mantém a mola no lugar é a força peso da água. Portanto basta calcular a força peso “perdida” pela torneira e igualar à força elástica.
\[P = m\cdot g \longrightarrow P = (1,16 – 0,2)\cdot 10 \longrightarrow P = 9,6\, N\]
A força elástica será
\[F_{el} = k\cdot x \longrightarrow 9,6 = k\cdot (0,2 – 0,12) \longrightarrow k = 120\, N/m\]
Resposta: letra A.
