TRABALHO. Fonte da imagem: UFC

Transcrição

1 TRABALHO 1. (Adaptado) Cláudia é inventora imaginativa e cheia de idéias. Ela criou um aparelho que faz gráficos das forças aplicadas em blocos pela distância percorrida. Um bloco de 4,0 kg move-se em linha reta sobre uma superfície horizontal sem atrito sob a influência de uma força que varia em função da posição de acordo com o gráfico indicado na figura abaixo. a) calcule o trabalho realizado pela força quando o bloco parte da origem e atinge a posição x = 8 m, b) se a velocidade da partícula ao passar pela origem era de 3 m/s, calcule o módulo da velocidade da partícula quando ela passar pelo ponto x = 8 m. Fonte da imagem: UFC 2. Cláudio, todo cheio de idéias e criativo, inventou um aparelho de raio laser para calcular a velocidade de uma queda d água e calcular sua potência. Uma cachoeira despeja um volume V igual a 1,2 x 10 4 m 3 de água em cada intervalo de tempo t = 2 s. A altura da cachoeira vale h = 100 m. a) Obtenha uma expressão para o cálculo da potência teórica disponível. b) Supondo que 4/5 dessa potência possa ser transformada em eletricidade por meio de um sistema gerador hidroelétrico, calcule a potência elétrica gerada. A densidade da água vale d = 1 g/cm Laura é fazendeira e gosta muito de cavalos e física. Como é imaginativa e criativa criou uma sela toda especial para não machucar seus cavalos e que ainda auxilia na locomoção. Um cavalo puxa horizontalmente uma carreta com uma força de 200

2 N. A força forma um ângulo de 30º acima da horizontal. A carreta se move com velocidade de 8 km/h. Calcule a potência média desenvolvida pelo cavalo. Arnaldo, por ser muito inteligente, criativo e imaginativo, foi chamado pelo professor de Física para preparar cinco exercícios como parte de uma lista para ser aplicada aos alunos de outros colégios em que seu professor dá aulas. Arnaldo, usando sua imaginação, criou os próximos cinco exercícios. Resolva-os e diga se Arnaldo se saiu bem na criação dos exercícios. 4. (ADAPTADO) Uma força atua sobre uma partícula de 2,5 kg de tal forma que a posição da partícula varia em função do tempo de acordo com a expressão: x = 3t 4 2t 3 t 2, onde x é expresso em metros e t em segundos. Calcule: a) o trabalho realizado pela força nos 3 segundos iniciais, b) a potencia instantânea para t=2,0 s. 5. (Adaptado) Uma locomotiva possui uma potência máxima de 1,5 x 10 6 W. Esta locomotiva acelera um trem com um 1 m/s de velocidade até 2,5 m/s, com potência máxima, num tempo de 30 s. a) Desprezando a força de atrito, calcule a massa do trem. b) Ache a velocidade do trem em função do tempo durante o intervalo. 6. A energia cinética de um corpo de 5 kg de massa é igual a 1000 J. De que altura este corpo deveria cair para que sua energia cinética atingisse este valor. 7. Um foguete de massa igual a 5 x 10 4 kg deve atingir uma velocidade de escape de 11,2 km/s para que possa fugir a atração terrestre. Qual deve ser a quantidade mínima de energia necessária para levar o foguete desde o repouso até esta velocidade? 8. Um automóvel se desloca em linha reta com velocidade constante igual a 60 km/h. Calcule: a) a variação da energia cinética em 100 m, b) o trabalho total da força resultante sobre o automóvel em 100 m, c) o trabalho da força motriz sabendo que durante 100 m de percurso a força motriz vale 7000 N.

3 9. Felipe é inventor criativo e imaginativo. Ele criou seu próprio carrinho de rolimã movido a energia colar. O carrinho mais Felipe tem massa de 19kg e está em movimento. Durante um certo intervalo de tempo, o módulo da sua velocidade passa de 10m/s para 40m/s. Qual o trabalho realizado pela força resultante sobre o conjunto carrinho+felipe nesse intervalo de tempo? 10. (adaptado) Um pai de 70kg e seu filho de 50kg pedalam lado a lado, em bicicletas idênticas, criadas por ambos de vido a sua inteligência e imaginação, mantendo sempre velocidade uniforme. Se ambos sobem uma rampa e atingem um patamar plano, podemos afirmar que, na subida da rampa até atingir o patamar, o filho, em relação ao pai: a) realizou mais trabalho; b) realizou a mesma quantidade de trabalho; c) possuía mais energia cinética; d) possuía a mesma quantidade de energia cinética; e) desenvolveu potência mecânica menor. 11. (FUVEST Adaptado) Sendo muito criativo e imaginativo, Roberto foi chamado pelo seu chefe de setor para concertar a empilhadeira. Roberto não só concertou como incrementou a empilhadeira tornando o trabalho de quem a comanda muito mais fácil. Essa empilhadeira elétrica transporta do chão até uma prateleira, a uma altura de 6,0m do chão, um pacote de 120kg. O gráfico ilustra a altura do pacote em função do tempo. A potência aplicada ao corpo pela empilhadeira é: Dado: g = 10m/s 2 a) 120W

4 b) 360W c) 720W d) 1,20kW e) 2,40kW 12. Usando sua criatividade e inteligência Amanda construiu um exaustor para descarregamento de grãos no porto da cidade onde vive. Esse exaustor, ao descarregar grãos do porão de um navio, ergue-os até uma altura de 10,0m e depois lança-os com uma velocidade de módulo igual a 4,00m/s. Se os grãos são descarregados à razão de 2,00kg por segundo, conclui-se que, para realizar esta tarefa, o motor do exaustor deve ter uma potência útil de (considere g = 10m/s 2 ): a) 16,0W b) 1,00x10 2 W c) 1,96x10 2 W d) 2,00x10 2 W e) 2,16x10 2 W 13. Deseja-se construir uma usina hidrelétrica aproveitando uma queda d'água de 10m de altura e vazão de 1,0m 3 por segundo. Qual a potência teórica máxima dessa usina? Dados: densidade da água = 1,0x10 3 kg. m -3 aceleração da gravidade = 10m. s Um homem, arrastando uma caixa, sobe um plano inclinado de 100m de comprimento e 10m de altura, com velocidade constante, desenvolvendo no trajeto uma certa potência. Resolvendo trazer a caixa de volta, o homem arrasta a caixa plano abaixo com certa velocidade constante, desenvolvendo a mesma potência que na subida. Se o módulo da força resistiva sobre a caixa é 1/5 do seu peso, podemos afirmar que a velocidade de descida é igual a: a) velocidade de subida; b) duas vezes a velocidade de subida; c) três vezes a velocidade de subida; d) quatro vezes a velocidade de subida; e) cinco vezes a velocidade de subida. 15. (ITA Adaptado) Muito criativo e imaginativo, Ronaldo, criou um navio para poder monitorar a imigração do salmão no Pacífico Norte. Esse navio navegando à

5 velocidade constante de 10,8km/h consumiu 2,16 toneladas de carvão em um dia. Sendo h = 0,10 o rendimento do motor e q = 3,00 x 10 7 J/kg o poder calorífico de combustão do carvão, a força de resistência oferecida pela água e pelo ar ao movimento do navio tem intensidade igual a: a) 2,2x10 2 N b) 2,5x10 4 N c) 5,0x10 4 N d) 7,5x 10 4 N e) 2,3x10 5 N GABARITO: 1) a) 25 J; b)4,1 m/s. 2) a) P = dgh V/t; b) 4,7 x 10 9 W. 3) 385 W. 4) a) 8.7 x 10 4 J, b) 2,0 x 10 4 W. 5) a) 1,7 x 10 7 kg; b) ( t) 1/2 6) 20,4 m. 7) 3,14 x J. 8) a) 0; b) 0; c) 7 x 10 5 J. 9) 14,25 Kj. 10) E. 11) B. 12) E. 13) 1,0x10 5 W. 14) C. 15) B.