Ano 2022#Termodinamica e Mecanica - Colisao perfeitamente inelastica e energia elastica#fase2#discursiva

Sobre o tema

Este problema aborda a medição indireta da energia de um projétil por meio de um sistema que combina conceitos de termodinâmica e mecânica. Uma máquina térmica, alimentada pela queima de pólvora (250 J) com rendimento de 40%, converte parte dessa energia em energia cinética do projétil. Após uma colisão perfeitamente inelástica com um alvo acoplado a uma mola, a deformação máxima da mola permite ler a energia absorvida. A questão exige a compreensão da conservação de energia, eficiência térmica e comportamento de molas, sendo relevante para concursos militares e de engenharia.

Tópicos relacionados

Eficiência de máquinas térmicas
Colisão perfeitamente inelástica
Conservação da energia mecânica
Energia potencial elástica
Sistemas de medição de energia

Enunciado

Um sistema de medicao da energia de um projetil funciona conforme descrito. Um provete, equiparado a uma maquina termica, recebe 250 J de uma fonte quente (polvora) e possui rendimento de 40%. O equipamento dispara um projetil a velocidade v contra um alvo movel de aluminio solidario a uma mola inicialmente relaxada de constante elastica k. O projetil aloja-se completamente no interior do alvo. Um mostrador acoplado ao sistema alvo-mola permite a leitura direta da energia E absorvida pela mola apos o impacto, conforme a deflexao x maxima experimentada.

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Perguntas frequentes

Como calcular a energia de um projétil usando a deformação de uma mola?

A energia cinética do projétil é transferida para o sistema alvo-mola. Na compressão máxima, a energia cinética é convertida em energia potencial elástica (kx²/2), permitindo calcular a energia do projétil se houver conservação.

O que é uma colisão perfeitamente inelástica?

É quando dois corpos colidem e permanecem unidos após o choque. A energia cinética não se conserva (parte é dissipada), mas o momento linear é conservado.

Qual a relação entre rendimento térmico e energia disponível para o projétil?

O rendimento η indica a fração da energia térmica convertida em trabalho útil. Se a fonte fornece 250 J e η = 40%, apenas 100 J são convertidos para impulsionar o projétil.