Energia Mecânica. Sistema Não Conservativo Sistema Dissipativo

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1 Energia Mecânica Sistema Não Conservativo Sistema Dissipativo TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto e responda à(s) questão(ões). Um motorista conduzia seu automóvel de massa.000 kg que trafegava em linha reta, com velocidade constante de 7 km / h, quando avistou uma carreta atravessada na pista. Transcorreu 1s entre o momento em que o motorista avistou a carreta e o momento em que acionou o sistema de freios para iniciar a frenagem, com desaceleração constante igual a 10 m / s. 1. (Fatec 016) Desprezando-se a massa do motorista, assinale a alternativa que apresenta, em joules, a variação da energia cinética desse automóvel, do início da frenagem até o momento de sua parada. Lembre-se de que: m v E C, em que E C é dada em joules, m em quilogramas e v em metros por segundo. a) 4,0 10 b) c) d) e) 3,0 10 0, 10 4,0 10,0 10. (G1 - utfpr 01) Nos motores de automóveis a gasolina, cerca de 70% da energia fornecida pela queima do combustível é dissipada sob a forma de calor. Se durante certo intervalo de tempo a energia fornecida pelo combustível for de J, é correto afirmar que aproximadamente: a) J correspondem ao aumento da energia potencial. b) J correspondem ao aumento da potência. c) J são transformados em energia cinética. d) J correspondem ao valor do trabalho mecânico realizado. e) J correspondem ao aumento da energia cinética e J são transformados em energia potencial. Página 1 de 6

2 3. (G1 - col. naval 014) Observe a figura abaixo. Uma força constante "F" de 00 N atua sobre o corpo, mostrado na figura acima, deslocandoo por 10 s sobre uma superfície, cujo coeficiente de atrito vale 0,. Supondo que, inicialmente, o corpo encontrava-se em repouso, e considerando a gravidade local como sendo 10 m / s, pode-se afirmar que o trabalho da força resultante, que atuou sobre o bloco, em joules, foi igual a: a) 0000 b) 3000 c) d) e) (G1 - ifba 014) Muitas avenidas de grandes cidades são trafegadas por inúmeros veículos todos os dias. Considere um automóvel que se desloca com velocidade de 7 km / h em uma avenida, onde o motorista visualiza um buraco a 300 m. Ele aciona imediatamente os freios e atinge o buraco com velocidade de 36 km / h. Tomando a massa do carro mais o motorista igual a kg, qual o módulo do trabalho, em quiilojoules, realizado pelos freios do veículo até atingir o buraco? a) 0 b) 00 c) 10 d) 100 e) 0. (Imed 016) Em uma perícia de acidente de trânsito, os peritos encontraram marcas de pneus referentes à frenagem de um dos veículos, que, ao final dessa frenagem, estava parado. Com base nas marcas, sabendo que o coeficiente de atrito cinético entre os pneus e o asfalto é de 0, e considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m / s, os peritos concluíram que a velocidade do veículo antes da frenagem era de 108 km / h. Considerando o atrito dos pneus com o asfalto como sendo a única força dissipativa, o valor medido para as marcas de pneus foi de: a) 30 m. b) 4 m. c) 60 m. d) 7 m. e) 90 m. 6. (Mackenzie 01) Um corpo de massa,0 kg é lançado sobre um plano horizontal rugoso com uma velocidade inicial de,0 m / s e sua velocidade varia com o tempo, segundo o gráfico acima. Considerando a aceleração da gravidade g 10,0 m / s, o coeficiente de atrito cinético entre o corpo e o plano vale a),0 10 b), c) 1, d), e), Página de 6

3 7. (Mackenzie 01) Um bloco de massa,00 kg é lançado sobre um plano inclinado do ponto A, com velocidade inicial de 8,00 m / s, como indicado na figura acima. Considerando a aceleração da gravidade repouso no ponto B. A energia dissipada pela força de atrito é a) 80,0J b) 60,0J c) 90,0J d) 40,0J e) 30,0J g 10,0 m / s, após percorrer 4,00 m, ele atinge o 8. (Upe 014) A figura mostra um bloco de massa m = 00 g que desliza com velocidade inicial v 0 = 1 m/s ao longo de uma superfície horizontal. Somente no trecho AB do percurso há atrito. Sabendo-se que a mola sofre uma compressão de 10 cm e que a energia dissipada na região com atrito tem módulo igual a,0 J, determine o valor da constante elástica k da mola. a) 3 10 N / m b) c) d) e) N / m 4 10 N / m 0 10 N / m 10 N / m Página 3 de 6

4 Gabarito: Resposta da questão 1: [D] A variação da energia cinética é dada por: ΔEC EC(final) EC(inicial) m v m v0 m C 0 ΔE v v Substituindo os valores: 000 kg ΔEC 0 m / s 0 m / s ΔEC J Em notação científica: ΔEC 4,0 10 J Resposta da questão : [D] Como o rendimento é de 70%, em J a parte dissipada na forma de calor é J e parte útil transformada em trabalho mecânico para obter energia cinética é J. Resposta da questão 3: [D] Dados: F 00N; m 0kg; μc 0,; g 10m / s. Aplicando o Princípio Fundamental da Dinâmica: F F m a F μ m g m a 00 0, a at 160 a 8 m/s. 0 Calculando a velocidade final: v v0 a t v 80 m/s. Pelo Teorema da Energia Cinética: mv mv W res Wres 0 Wres Wres J. Resposta da questão 4: [C] Supondo que a força aplicada pelos freios seja a resultante das forças atuantes no veículo, aplicando o teorema da energia cinética, temos: mv mv WR ΔE cin WR J WR 10 kj. Página 4 de 6

5 Resposta da questão : [E] Pelo teorema da Energia cinética sabemos que o trabalho realizado pela força de atrito é igual à variação da energia cinética desenvolvida pelo corpo. Neste caso, a força é resistiva, isto é, é contrária ao movimento do corpo e, portanto, tem sinal negativo. mv mv0 τ ΔEc Fat d Como a velocidade final é nula, vem: mv0 mv0 v0 Fat d d d μc m g μc g Utilizando os dados do problema com a velocidade no S.I., temos que a distância medida da frenagem será: 1m / s 108km / h v 0 3,6 km / h 900 m / s d d d d 90 m μ c g 0, 10 m / s 10 m / s Resposta da questão 6: [A] 1ª Solução: Do gráfico, calculamos o módulo da aceleração: Δv 0 a a 0, m/s. Δt 10 0 A resultante das forças sobre o corpo é a força de atrito: a 0, Fat R μ m g m a μ 0,0 μ 10. g 10 ª Solução: Do gráfico, calculamos o deslocamento: 10 ΔS " área" m. A resultante das forças sobre o corpo é a força de atrito. Pelo teorema da energia cinética: mv m v 0 m v W W F 0 Fat R at ΔS μ mg ΔS 0 v 0 1 μ μ 10. g ΔS Página de 6

6 Resposta da questão 7: [B] Nota: entendamos energia dissipada como energia mecânica dissipada. A figura mostra a forças agindo sobre o bloco, bem como o deslocamento vertical (h): h 1 sen30 h 4 h m. 4 Aplicando o Teorema da Energia Cinética: mv mv W ΔE 0 R cin W W W P N Fat mv m gh 0 W 0 0 Fat 8 10 W W 60 J. Fat Fat E W E dissip Fat dissip 60 J. Resposta da questão 8: [A] Dados: m = 00 g = 0, kg; v 0 = 1 m/s; x = 10 cm = 0,1 m; E dis = J. - O peso e a normal são perpendiculares ao deslocamento, não realizando trabalho. - Como a força de atrito é oposta ao deslocamento, o trabalho por ela realizado é W atrito = - J. - Até atingir a máxima deformação, a força elástica também é oposta ao deslocamento. kx Portanto, W atrito. - Considerando que a compressão citada no enunciado seja a máxima, a energia cinética final é nula. Assim, pelo Teorema da Energia Cinética: f i WRes ΔE cin Wpeso Wnormal Watrito Welástica Ecin E cin 0 kx mv k 0,1 0, 1, k 0,01 k 3 10 N/m. Página 6 de 6