b) - cinética e elástica - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional

Transcrição

1 1) Na figura abaixo, embora puxe a carroça com uma força horizontal de 1,0 x 10 2 N, o burro não consegue tirá-la do lugar devido ao entrave de uma pedra. Qual o trabalho da força do burro sobre a carroça? Justifique a resposta. 2) Um homem empurra um carrinho ao longo de uma estrada plana, comunicando a ele uma força constante, paralela ao deslocamento, e de intensidade 3,0 x 10 2 N. Determine o trabalho realizado pela força aplicada pelo homem sobre o carrinho, considerando um deslocamento de 15 m. 3) Uma força de intensidade 20 N atua em uma partícula na mesma direção e no mesmo sentido do seu movimento retilíneo, que acontece sobre uma mesa horizontal. Calcule o trabalho da força, considerando um deslocamento de 3,0 m. 4) Considere um garoto de massa igual a 50 kg em uma roda-gigante que opera com velocidade angular constante de 0,50 rad/s. Supondo que a distância entre o garoto e o eixo da roda-gigante seja de 4,0 m, calcule: a) a intensidade da força resultante no corpo do garoto; b) o trabalho realizado por essa força ao longo de meia volta. 5) A intensidade da resultante das forças que agem em uma partícula varia em função de sua posição sobre o eixo Ox, conforme o gráfico ao lado: Calcule o trabalho da força para os deslocamentos: a) de x 1 = 0 a x 2 = 8,0 m; b) de x 2 = 8,0 m a x 3 = 12 m; c) de x 1 = 0 a x 3 = 12 m. 6) Uma força constante, horizontal, de intensidade 20 N, atua durante 8,0 s sobre um corpo de massa 4,0 kg que estava em repouso apoiado em uma superfície horizontal perfeitamente sem atrito. Não se considera o efeito do ar. Qual o trabalho e a potência realizado pela força no citado intervalo de tempo? 7) Um carregador em um depósito empurra, sobre o solo horizontal, uma caixa de massa 20 kg, que inicialmente estava em repouso. Para colocar a caixa em

2 movimento, é necessária uma força horizontal de intensidade 30 N. Uma vez iniciado o deslizamento, são necessários 20 N para manter a caixa movendo-se com velocidade constante. Considere g = 10 m/s 2. a) Determine os coeficientes de atrito estático e cinético entre a caixa e o solo. b) Determine o trabalho realizado pelo carregador ao arrastar a caixa por 5 m. c) Qual seria o trabalho realizado pelo carregador se a força horizontal aplicada inicialmente fosse de 20 N? Justifique sua resposta. 8) Uma partícula percorre o eixo Ox indicado, deslocando-se da posição x 1 = 2 m para a posição x 2 = 8 m. Sobre ela, agem duas forças constantes, F1 e F2, de intensidades respectivamente iguais a 80 N e 10 N. Calcule os trabalhos de F 1, F 2 e o trabalho da força resultante no deslocamento de x 1 a x 2. 9) Na figura, o homem puxa a corda com uma força constante, horizontal e de intensidade 1,0 x 10 2 N, fazendo com que o bloco sofra, com velocidade constante, um deslocamento de 10 m ao longo do plano horizontal. Desprezando a influência do ar e considerando o fio e a polia ideais, determine: a) o trabalho realizado pela força que o homem exerce na corda; b) o trabalho da força de atrito que o bloco recebe do plano horizontal de apoio. 10) O bloco da figura acha-se inicialmente em repouso, livre da ação de forças externas. Em dado instante, aplica-se sobre ele o sistema de forças indicado, constituído por F 1,F 2,F 3 e F 4, de modo que F 1 e F 3 sejam perpendiculares a F 4. Sendo 1, 2, 3 e 4, respectivamente, os trabalhos de F 1, F 2, F 3 e F 4 para um deslocamento de 5,0 m na horizontal, calcule 1, 2, 3, 4 e o trabalho da força resultante.

3 11) Na figura, um operário ergue um balde cheio de concreto, de 20 kg de massa, com velocidade constante. A corda e a polia são ideais e, no local, g = 10 m/s 2. Considerando um deslocamento vertical de 4,0 m, que ocorre em 25 s, determine: a) o trabalho realizado pela força do operário; b) a potência média útil na operação. 12) Dispõe-se de um motor com potência útil de 200 W para erguer um fardo de massa de 20 kg à altura de 100 m em um local onde g = 10 m/s 2. Supondo que o fardo parte do repouso e volta ao repouso, calcule: a) o trabalho desenvolvido pela força aplicada pelo motor; b) o intervalo de tempo gasto nessa operação. 13) Uma esteira rolante transporta 15 caixas de bebida por minuto de um depósito no subsolo até o andar térreo. A esteira tem comprimento de 12 m, inclinação de 30 com a horizontal e move-se com velocidade constante. As caixas a serem transportadas já são colocadas com a mesma velocidade da esteira. Se cada caixa pesa 200 N, qual é a potência do motor que aciona esse mecanismo? 14) Um carro recentemente lançado pela indústria brasileira tem aproximadamente 1,5 tonelada e pode acelerar, sem derrapagens, do repouso até uma velocidade escalar de 108 km/h, em 10 segundos. (Fonte: Revista Quatro Rodas.) Despreze as forças dissipativas e adote 1 cavalo-vapor (cv) = 735 W. a) Qual o trabalho realizado, nessa aceleração, pelas forças do motor do carro? b) Qual a potência do motor do carro em cv? 15) Uma partícula de massa 2,0 kg parte do repouso sob a ação de uma força resultante de intensidade 1,0 N. Determine: a) o módulo da aceleração adquirida pela partícula; b) a potência da força resultante, decorridos 4,0 s da partida.

4 16) A figura abaixo mostra, de forma simplificada, o sistema de freios a disco de um automóvel. Ao se pressionar o pedal do freio, este empurra o êmbolo de um primeiro pistão que, por sua vez, através do óleo do circuito hidráulico, empurra um segundo pistão. O segundo pistão pressiona uma pastilha de freio contra um disco metálico preso à roda, fazendo com que ela diminua sua velocidade angular. Qual o trabalho executado pela força de atrito entre o pneu e o solo para parar um carro de massa m = kg, inicialmente a v = 72 km/h, sabendo que os pneus travam no instante da frenagem, deixando de girar, e o carro desliza durante todo o tempo de frenagem? a) 3,6x10 4 J. b) 2,0x10 5 J. c) 4,0x10 5 J. d) 2,6x10 6 J. 17) Sabendo que um corredor cibernético de 80 kg, partindo do repouso, realiza a prova de 200 m em 20 s mantendo uma aceleração constante de a = 1,0 m/s 2, pode-se afirmar que a energia cinética atingida pelo corredor no final dos 200 m, em joules, é: a) b) c) d) e) ) O salto com vara é, sem dúvida, uma das disciplinas mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Na última Olimpíada de Atenas a atleta russa, Svetlana Feofanova, bateu o recorde feminino, saltando 4,88 m. A figura a seguir representa um atleta durante um salto com vara, em três instantes distintos.

5 Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e III, respectivamente. a) - cinética - cinética e gravitacional - cinética e gravitacional b) - cinética e elástica - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional c) - cinética - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional d) - cinética e elástica - cinética e elástica - gravitacional e) - cinética e elástica - cinética e gravitacional gravitacional 19) Acelerando-se um automóvel de 20 km/h para 60km/h, verifica- se um aumento de consumo de combustível de Q litros/km. Supondo-se que o aumento do consumo de combustível é proporcional à variação de energia cinética do automóvel e desprezando-se as perdas mecânicas e térmicas, ao acelerar o automóvel de 60 km/h para 100 km/h, o aumento do consumo do combustível é: a) 2Q b) 3Q c) 0,5Q d) 1,5Q e) 5Q 20) Dá-se um tiro contra uma porta. A bala, de massa 10 g, tinha velocidade de 600 m/s ao atingir a porta e, logo após atravessá-la, sua velocidade passa a ser de 100 m/s. Se a espessura da porta é de 5,0 cm, Calcule o módulo da força média que a porta exerceu na bala. 21) Um corpo de 2,00 kg de massa efetua movimento retilíneo com 5,00 m/s de velocidade, quando sobre ele passa a atuar uma força de 6,00 N, na mesma orientação da velocidade, durante 5,00 s. O valor do trabalho realizado pela força nessas condições vale a) 200 J b) 225 J c) 375 J d) 400 J e) 425 J 22) Uma partícula de 2 kg de massa é abandonada de uma altura de 10 m. Depois de certo intervalo de tempo, logo após o início do movimento, a partícula atinge uma velocidade de módulo 3m/s. Durante esse intervalo de tempo, o trabalho (em J) da força peso sobre a partícula, ignorando a resistência do ar, é a) 6. b) 9. c) 20. d) 60. e) ) A força resultante que atua em um corpo de massa 2 kg varia com a distância de acordo com o gráfico a seguir. Quando o corpo está

6 na posição 2 m, sua velocidade é 10 m/s. Qual é a sua velocidade na posição 6 m? a) 12m/s b) 11m/s c) 13m/s d) 80m/s e) 20m/s 24) Uma bolinha de massa m = 200 g é largada do repouso de uma altura h, acima de uma mola ideal, de constante elástica k = 1240 N/m, que está fixada no piso (ver figura). Ela colide com a mola comprimindo-a por x = 10 cm. Calcule, em metros, a altura inicial h. Despreze a resistência do ar. Use g = 10 m/s 2. 25) Um atleta de esportes radicais, que pesa 800 N, pratica "bungee jumping" (salto com elástico), saltando de uma ponte a 40 m de altura. O elástico usado tem 16 metros de comprimento e constante elástica K. Partindo do repouso, o atleta cai, atingindo uma altura mínima de 8 m em relação ao solo. Determine o valor da constante elástica K do elástico. 26) Uma bolinha presa a um fio de comprimento L = 1,6 m que está fixado no teto, é liberada na posição indicada na figura (ponto A). Ao passar pela posição vertical, o fio encontra um pino horizontal fixado a uma distância h = 1,25 m (ver figura). Calcule o módulo da velocidade da bolinha, em m/s, no instante em que a bolinha passa na altura do pino (ponto B).

7 27) Um bloco de massa igual a 0,5 kg é abandonado, em repouso, 2 m acima de uma mola vertical de comprimento 0,8 m e constante elástica igual a 100 N/m, conforme o diagrama. = 10 m/s 2. Calcule o menor comprimento que a mola atingirá. Considere g 28) Um bloco de massa m = 0,1 kg comprime uma mola ideal, de constante elástica k = 100 N/m, de 0,2 m (ver figura). Quando a mola é liberada, o bloco é lançado ao longo de uma pista lisa. Calcule a velocidade do bloco, em m/s, quando ele atinge a altura h = 1,2 m. 29) Numa fábrica, vários copos de vidro são enchidos com doce. Desde a máquina que os enche, no nível "A", até os operários que os tampam, no nível "B", os copos são deslocados por uma esteira, como mostra a figura a seguir. Considerando que na posição "A" cada copo está em repouso e a 1,6 m do solo; que ao longo do movimento até "B", de altura 1 m, a ação das forças de atrito é desprezível e que o valor da aceleração da gravidade local é 10 m/s 2, pode-se afirmar que o módulo da velocidade escalar final do copo no nível "B", em m/s, é igual a a) 2 3. b) 2 4. c) 2 5. d) 3 3. e) ) Um garoto desliza sobre um escorregador, sem atrito, de 5,0 m de altura. O garoto é lançado em uma piscina e entra em contato com a água a uma distância

8 horizontal de 2,0 m, em relação à borda. Calcule a distância vertical h, entre a superfície da água e a borda da piscina. Dê sua resposta em cm. GABARITO 1) = 0 2) = 4, J 3) = 60 J 4) a) F R = 50 N b) = 0 5) a) = 120 J b) = - 80 J c) = 40 J 6) = 3, J P = 400 W 7) a) e = 0,15 c = 0,1 b) = 100 J c) = 0\ 8) a) F1 = 240 J F2 = - 60 J c) FR = 180 J 9) a) = 1000 J b) = J 10) 1 = 3 = 0 2 = 300 J 4 = J FR = 50 J 11) a) = 800 J b) P = 32 W 12) a) = 2000 J b) t = 10 s 13) P = 300 W 14) = 6, J b) P = 918,36 CV 15) a) a = 0,5 m/s 2 b) P = 1 W 16) B 17) E 18) C 19) A 20) 3,5x10 4 N 21) C 22) B 23) A 24) 3m 25) 200 N/m 26) 5m/s 27) 0,3m 28) 4m/s

9 29) A 30) 20