Questão 4 ITA 2023 · Vestibular 2023 · 1ª fase: Trabalho, energia e potência

Quando necessário, use: \(g=10\) m/s²; \(c=3{,}0\times10^8\) m/s; \(\log2\approx0{,}30\); \(\log3\approx0{,}48\); \(\ln10\approx2{,}3\).

Um corpo de massa \(m\) é lançado em um plano horizontal sem atrito, sob ação da gravidade \(g\), e, ao entrar em um tubo, executa uma trajetória circular de raio \(R\). A força exercida no corpo pelo tubo logo após o início do movimento circular tem intensidade \(F\). Após meia volta, o corpo percorre uma trajetória retilínea em movimento uniforme até certa distância e depois sobe até certa altura \(h\). O corpo sai do tubo em movimento vertical e imediatamente passa a se mover dentro de um fluido viscoso até atingir altura máxima \(H\), conforme mostra a figura. Considere que o corpo se desloca pelo tubo sem atrito; que o diâmetro do tubo é desprezível em relação a \(R\), \(h\) e \(H\); e que o módulo do trabalho realizado pela força de atrito viscoso até a massa atingir \(H\) é equivalente a um terço da energia cinética da partícula, quando esta adentra o fluido.