(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Física

Imagine um parque de diversões onde uma das atrações é uma catapulta elástica, que utiliza uma grande mola para lançar os passageiros ao ar. Essa mola segue a Lei de Hooke, cuja constante elástica é k. Inicialmente, a mola está comprimida a uma distância x do seu comprimento de repouso, armazenando energia potencial elástica que será convertida em energia cinética no momento do lançamento dos passageiros. Considerando que a massa total dos passageiros e da estrutura do assento na catapulta é m, realize as seguintes etapas para calcular a energia potencial elástica armazenada na mola e a velocidade dos passageiros no momento do lançamento, desprezando os efeitos do atrito e da resistência do ar. a) Determine a energia potencial elástica armazenada na mola, por meio da fórmula Epe = (1/2) kx². b) Utilizando o Princípio da Conservação da Energia Mecânica, calcule a energia cinética, Ec, dos passageiros no momento do lançamento, quando toda a energia potencial elástica tiver sido convertida em energia cinética. c) Por fim, determine a velocidade dos passageiros no momento do lançamento a partir da energia cinética encontrada, utilizando a fórmula Ec = (1/2) mv².