TRABALHO E POTÊNCIA. PROF.Silveira jr

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1 PROF.Silveira jr TRABALHO E POTÊNCIA 1. (Uemg 017) Uma pessoa arrasta uma caixa sobre uma superfície sem atrito de duas maneiras distintas, conforme mostram as figuras (a) e (b). Nas duas situações, o módulo da força exercida pela pessoa é igual e se mantém constante ao longo de um mesmo deslocamento. Considerando a força F é correto afirmar que a) o trabalho realizado em (a) é igual ao trabalho realizado em (b). b) o trabalho realizado em (a) é maior do que o trabalho realizado em (b). c) o trabalho realizado em (a) é menor do que o trabalho realizado em (b). d) não se pode comparar os trabalhos, porque não se conhece o valor da força.. (Mackenzie 017) Na olimpíada Rio 016, nosso medalhista de ouro em salto com vara, Thiago Braz, de 75,0 kg, atingiu a altura de 6,03 m, recorde mundial, caindo a,80 m do ponto de apoio da vara. Considerando o módulo da aceleração da gravidade foi aproximadamente de a),10 kj b),84 kj c) 4,5 kj d) 4,97 kj e) 5,10 kj g 10,0 m s, o trabalho realizado pela força peso durante a descida 3. (cftmg 017) Um automóvel viaja a uma velocidade constante v 90 km h em uma estrada plana e retilínea. Sabendo-se que a resultante das forças de resistência ao movimento do automóvel tem uma intensidade de 3,0 kn, a potência desenvolvida pelo motor é de a) 750 W. b) 70 kw. c) 75 kw.

2 d) 7,5 kw. 4. (cftmg 017) A potência elétrica que uma bateria alcalina de 9V entrega, quando conectada a uma pequena lâmpada incandescente de lanterna, é uma grandeza relacionada à a) energia elétrica fornecida pela bateria. b) corrente elétrica fornecida pela bateria por unidade de tempo. c) energia elétrica fornecida pela bateria por unidade de tempo. d) tensão elétrica estabelecida pela bateria nos terminais da lâmpada. 5. (Unicamp 017) Uma estrela de nêutrons é o objeto astrofísico mais denso que conhecemos, em que uma massa maior que a massa do Sol ocupa uma região do espaço de apenas alguns quilômetros de raio. Essas estrelas realizam um movimento de rotação, emitindo uma grande quantidade de radiação eletromagnética a uma frequência bem definida. Quando detectamos uma estrela de nêutrons através desse feixe de radiação, damos o nome a esse objeto de Pulsar. Considere que um Pulsar foi detectado, e que o total de energia cinética relacionada 4 com seu movimento de rotação equivale a 10 J. Notou-se que, após um ano, o Pulsar perdeu 0,1% de sua energia cinética, principalmente em forma de radiação eletromagnética. A potência irradiada pelo Pulsar vale (Se necessário, utilize a aproximação a) b) c) d) 46 7, 10 W. 39,0 10 W. 31 5,6 10 W. 4 1,8 10 W. 7 1ano ~ 3,6 10 s. ) TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O salto em distância é uma modalidade olímpica de atletismo em que os competidores combinam velocidade, força e agilidade para saltarem o mais longe possível a partir de um ponto pré-determinado. Sua origem remonta aos Jogos Olímpicos da Antiguidade. Nos Jogos Olímpicos da Era Moderna ele é disputado no masculino desde a primeira edição, em Atenas no ano de 1896, e no feminino desde os jogos de Londres, em Foi apenas na 5ª edição das Paraolimpíadas, em Toronto (Canadá), em 1976, que atletas amputados ou com comprometimento visual puderam participar pela primeira vez. Com isso, o atletismo passou a contar com as modalidades de salto em distância e salto em altura. A Física está presente no salto em distância, de forma simplificada, em quatro momentos:

3 1º momento: Antes de saltar o indivíduo corre por uma raia, flexiona as pernas, dando um último passo, antes da linha que limita a área de corrida, que exerce uma força contra o chão. Desta forma o atleta faz uso da Terceira Lei de Newton, e é a partir daí que executa o salto. º momento: A Segunda Lei de Newton nos deixa claro que, para uma mesma força, quanto maior a massa corpórea do atleta menor sua aceleração, portanto, atletas com muita massa saltarão, em princípio, uma menor distância, se não exercerem uma força maior sobre o chão, quando ainda em contato com o mesmo. 3º momento: Durante a fase de voo do atleta ele é atraído pela força gravitacional e não há nenhuma força na direção horizontal atuando sobre ele, considerando que a força de atrito com o ar é muito pequena. No pouso, o local onde ele toca por último o solo é considerado a marca para sua classificação (alcance horizontal). 4º momento: Chegando ao solo, o atleta ainda se desloca, deslizando por uma determinada distância que irá depender da força de atrito entre a região de contato com o solo, principalmente entre a sola da sua sapatilha e o pavimento que constitui o piso. No instante em que o atleta para completamente, a resultante das forças sobre ele é nula. 6. (cftrj 017) Um bom atleta no salto em distância é também um bom corredor. Durante um tiro curto um bom corredor pode atingir uma velocidade de 10 m s. Se um atleta, de 70 kg de massa, ao partir do repouso, atinge essa velocidade no momento do salto, qual o trabalho realizado pela força que impulsiona o atleta nesse intervalo, desprezando as forças internas do atleta? a) J. b) J. c) J. d) J. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Considere o módulo da aceleração da gravidade como g da gravitação universal como G 6,7 10 m kg s e utilize π 3. 10,0 m s e a constante 7. (Upe-ssa 1 017) No jogo de caça-monstros para smartphones, que usa realidade virtual, os jogadores devem caminhar por diversos pontos de uma cidade, a fim de encontrarem monstros virtuais para a sua coleção e promover a sua evolução. Em julho do corrente ano, estima-se que aproximadamente 10 milhões de pessoas tenham jogado esse game somente nos Estados Unidos. Supondo que esses jogadores utilizem duas horas do dia para jogar, caminhando a uma velocidade de 1m s, e sabendo que em uma caminhada, gasta-se, em média, 4.00 J de energia por quilômetro percorrido, a potência média despendida associada a essa população de jogadores, em MW, é igual a a) 1 b) 0 c) 4 d) 7 e) 84 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O enunciado abaixo refere-se à(s) questão(ões) a seguir.

4 Uma partícula de kg está inicialmente em repouso em x 0 m. Sobre ela atua uma única força F que varia com a posição x, conforme mostra a figura abaixo. 8. (Ufrgs 017) Qual o trabalho realizado pela força F, em J, quando a partícula desloca-se desde x 0 m até x 4 m? a) 4. b) 1. c) 6. d) 3. e) (ifce 016) Um carro lançado pela indústria brasileira tem, aproximadamente, kg e pode acelerar do repouso até uma velocidade de 108 km h, em 10 s, em um terreno plano. Nesta situação, é correto afirmar-se que a potência deste veículo vale a) 135 kw. b) 16,875 kw. c) 33,75 kw. d) 100 kw. e) 67,5 kw. 10. (col. naval 016) Em uma construção, um operário utiliza-se de uma roldana e gasta em média 5 segundos para erguer objetos do solo até uma laje, conforme mostra a figura abaixo. Desprezando os atritos e considerando a gravidade local igual a 10 m s, pode-se afirmar que a potência média e a força feita pelos braços do operário na execução da tarefa foram, respectivamente, iguais a

5 a) 300 W e 300 N. b) 300 W e 150 N. c) 300 W e 30 N. d) 150 W e 300 N. e) 150 W e 150 N.

6 COMENTÁRIOS : Questão 1: C Como o trabalho realizado na situação envolve translação na horizontal, sendo o deslocamento igual em ambos os casos, terá maior trabalho realizado a situação que envolver a maior força na direção horizontal. Como os módulos das forças são iguais nos dois casos, a primeira situação, caso (a), tem uma redução da força na direção do deslocamento (horizontal) por ser uma força inclinada, realizando menor trabalho no trecho. No caso (b) temos o maior trabalho realizado, pois a força é aplicada na mesma direção do deslocamento. Questão : C W m g h W ,03 W 4.5,5 W 4,5 kj Questão 3: C Se a velocidade é constante, a resultante das forças paralelas ao movimento é nula. Logo, intensidade da força motriz (F ) é igual à intensidade da resultante das forças resistivas Fm Fr 3kN. (F r ). A velocidade é constante, v 90km h 5m s. m Aplicando a expressão de potência mecânica associada a uma força: P F v 3 5 P 75kW. Questão 4: C A potência é a medida da rapidez com que um sistema ou dispositivo transfere ou ΔE transforma energia. P. Δt No caso da bateria, a potência elétrica relaciona a energia elétrica por ela fornecida por unidade de tempo. Questão 5: C Observação: Fazendo as contas, de acordo com a aproximação sugerida, o ano teria 417 dias! A energia perdida na forma de radiação (E r ) é: 0, Er 0,1% E 10 Er 10 J. 100 Calculando a potência irradiada:

7 P r P 7 r 5,6 10 W. 3,6 10 Questão 6: B 1 1 W ΔEc W m v W W J Questão 7: C Distância percorrida por pessoa: m h 3600 s m km d v t d 1 d 700 7, s pessoa 1h pessoa pessoa Potência total despendida por todos os jogadores J km , 10 pessoas E total km pessoa Ptotal Ptotal t 700 s total 6 P 4 10 W ou 4 MW Questão 8:B O trabalho realizado pela força representa a área sob o gráfico Fxd : 4 m 6 N τ área τ τ 1 J Questão 9:E Dados: m kg; V0 0 km h; V 108 km h V 30 m s; Δt 10 s. Essa questão pode ser resolvida de duas maneiras: Lembrando que: 1 1 d V0 Δt a Δt d a Δt Vem: 1ª opção:

8 W F d m a d m a a Δt m V Δt m V P P P P P P Δt Δt Δt Δt Δt Δt P P W P 67,5 kw 10 ª opção: W ΔEc W m vf m vi W m vf 0 1 m v f m vf W P P P P W P 67,5 kw Δt Δt Δt Questão 10: A Aplicando a definição de potência média: Epot mgh P ot Pot 300 W. Δt Δt 5 Supondo que a subida tenha sido à velocidade constante: F P mg F 300N.