Neste artigo, falaremos sobre velocidade zero, é a velocidade zero no ponto mais alto, razão e vários fatos.
O objeto acelera na direção ascendente com energia cinética, sua energia cinética é convertida em energia potencial e tem a maior energia potencial, uma vez que nenhuma energia cinética permanece com o objeto e, portanto, a velocidade do objeto se torna zero.
O que é velocidade zero?
A velocidade é a taxa de um deslocamento na posição em um determinado tempo.
A velocidade do objeto é zero se o objeto tende a permanecer fixo em uma posição durante um certo tempo ou um objeto retorna à sua posição inicial após o deslocamento.
Gráfico de posição-tempo para velocidade zero
No gráfico posição-tempo, a velocidade do objeto é zero se o inclinação de um gráfico é paralelo ao eixo x.
O gráfico a seguir explica o mesmo.
O gráfico acima mostra em a posição do objeto permanece inalterada o tempo todo. Portanto, a velocidade do objeto é zero.
Também é verdade quando o objeto retorna à posição de onde começou sua jornada. Está claramente indicado no gráfico abaixo.
O gráfico acima mostra que o objeto foi deslocado de x1 para x2, mas depois retorna para x1 após um determinado período de tempo. Portanto, a mudança em uma posição agora se torna zero e, portanto, a velocidade também é igual a zero.
Leia mais sobre Velocidade zero: o que, como, quando, exemplos e problemas.
Por que a velocidade zero está no ponto mais alto?
À medida que o objeto sobe cada vez mais acima da superfície do solo, ele armazena a energia na forma de energia potencial.
Uma vez que toda a energia cinética do objeto é convertida em energia potencial, o objeto não acelera mais, mas é mantido ali por alguns segundos até exercer uma força devido à gravidade que puxa o objeto para si.
O objeto então retorna ao solo ao converter a energia potencial que ganhou em energia cinética.
Velocidade horizontal zero de um objeto em um movimento de projétil
Um objeto em movimento de projétil se move em duas dimensões, direção x e direção y.
Inicialmente, quando o objeto inicia sua jornada desde sua origem, temos ambos velocidade horizontal assim como a velocidade vertical. Uma vez que atinge o ponto mais alto, onde toda a sua energia cinética é convertida em energia potencial, ela para de acelerar por um tempo e continua a se mover na direção horizontal em vez da rota vertical e, em seguida, devido à gravidade, acelera para baixo.
O que acontece com o objeto quando sua velocidade se torna zero no ponto mais alto?
O objeto é mantido em repouso pelo menor período de tempo quando sua velocidade se torna zero.
Quando o objeto atinge o ponto mais alto em seu vôo, a energia cinética do objeto se torna zero e tem a maior energia potencial que pode ter.
A variação da energia do objeto é mostrada no diagrama abaixo.
Vê-se que a bola tem a energia cinética máxima ao chutar, que vai diminuindo à medida que a bola atinge a altura. A energia cinética decrescente é convertida em energia potencial e é o máximo quando a bola atinge o ponto mais alto.
A velocidade da bola é máxima durante seu vôo inicial.
No ponto mais alto KE =0; isso é
1/2 mv2=0
Como massa é conservada, é evidente que a velocidade do objeto é zero neste ponto.
v2=0
A energia do objeto é conservada durante seu vôo. A energia cinética inicial é convertida em energia potencial até que a energia cinética do objeto desapareça, e então a energia potencial é convertida em energia cinética.
A velocidade do objeto em um vôo acima da superfície devido à gravidade é
Quando a bola tem a energia potencial máxima, ela tende a ocupar o espaço em seu ponto mais alto, uma vez que toda a sua energia cinética é convertida em energia potencial. É apenas porque a atração gravitacional da Terra exercida sobre o objeto puxa o objeto para a superfície. Assim, o objeto observa a queda livre e acelera para baixo.
Problem1: Calcule a energia cinética e a energia potencial do objeto de massa 5 kg pendurado acima do solo a uma altura de 100 metros.
Alternativa? A altura do objeto em relação ao solo é h = 100m.
A massa do objeto m = 5kg
A energia potencial do objeto é dada pela equação
V = mgh
=5kg x 9.8m/s2 x100 = 4900
=4.9k Joules
A energia potencial associada ao objeto é 4.9kJoules.
A velocidade do objeto é zero. Portanto, a energia cinética do objeto é
KE=1/2mv2=1/2m x 0=0
A energia cinética do objeto é zero.
Problema 2: Considere o mesmo objeto amarrado a uma altura de 100 metros acima do solo que é levemente desviado pela alta velocidade do vento. Encontre a variação da energia potencial do objeto se ele deslocar sua posição 10 cm em 2 segundos.
Dado: Deslocamento x=10 cms=0.10m, tempo t=2 segundos
v= Δx/Δt = 0.1/2 = 0.05 m/s
A energia cinética do objeto agora é
KE = 1/2mv2= 1/2 x 5 x (0.05)2
=1/2 x 5 x 0.0025=0.00625 Joules
A energia potencial do objeto a uma altura de 100 metros foi de 4.9kJoules.
Quando o objeto entra em movimento, a energia potencial do objeto é convertida em energia cinética.
Assim, a energia potencial associada ao objeto após o objeto se deslocar 10 cm da altura acima será
PE = PE do estado inicial, – KE = (4.9k-0.00625)J = 4.89k Joules
Leia mais sobre o Energia potencial.
Perguntas Frequentes
A velocidade do objeto caindo da altura é negativa?
A velocidade do objeto devido à gravidade variando com a altura é dada pela fórmula
À medida que a diferença entre a altura final e a inicial se torna negativa devido à diminuição da altura, o velocidade do objeto caindo é negativa.
A quantidade de movimento do objeto no ponto mais alto é conservada?
O objeto tem momento associado a ele quando está se movendo com velocidade.
Quando o objeto está no ponto mais alto acima da superfície, o objeto não tem energia cinética associada a ele, pois a velocidade do objeto é zero; portanto, o momento do objeto também é zero.
O que é uma queda livre?
O objeto após atingir o ponto mais alto em seu vôo e ganhar a maior energia potencial tende a retornar à superfície.
A queda rápida e o movimento livre do objeto devido ao efeito da força gravitacional exercida pela Terra é chamado de queda livre do objeto.
Por que a aceleração do objeto no ponto mais alto é zero?
A aceleração será zero se não houver variação na velocidade do objeto.
No ponto mais alto, o objeto não tem energia cinética onde toda a sua energia cinética é convertida em energia potencial e, portanto, a velocidade é zero e o objeto não acelera.
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Olá, sou Akshita Mapari. Eu fiz M.Sc. em Física. Trabalhei em projetos como Modelagem numérica de ventos e ondas durante ciclones, Física de brinquedos e máquinas mecanizadas de emoção em parque de diversões baseado na Mecânica Clássica. Fiz um curso de Arduino e realizei alguns miniprojetos no Arduino UNO. Gosto sempre de explorar novas zonas no campo da ciência. Pessoalmente, acredito que o aprendizado é mais entusiasmado quando aprendido com criatividade. Além disso, gosto de ler, viajar, dedilhar violão, identificar rochas e estratos, fotografar e jogar xadrez.