exercícios sobre trabalho e potência mecânica · um corpo de massa 2 kg parte do repouso de uma...
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Exercícios sobre Trabalho e Potência mecânica
Trabalho 1. Um motorista empurra um carro sem combustível até um posto mais próximo. Na
primeira metade do trajeto, o motorista empurra o carro por trás (situação I) e na
segunda metade do trajeto ele o empurra pelo lado (situação II).
Nas figuras, está também representada a força F que o motorista faz sobre o carro, em
cada caso. Sabendo que a intensidade desta força é constante e a mesma nas duas
situações, é CORRETO afirmar que:
a)o trabalho realizado pelo motorista é maior na situação II.
b)o trabalho realizado pelo motorista é o mesmo nas duas situações.
c)a energia transferida para o carro pelo motorista é maior na situação I.
d)a energia transferida para o carro pelo motorista é menor na situação I.
e)o trabalho realizado pelo motorista na situação I é menor do que a energia por ele
transferida para o carro na situação II.
2. Um homem caminhando na neve puxa um trenó,inicialmente em repouso, por meio
de uma corda que faz um ângulo de 60° com a horizontal. Sabendo-se que ele aplica na
corda uma força de 70N e o carrinho se desloca 10m na horizontal e tem massa de 20
kg, a força de atrito entre o carrinho e superfície horizontal vale 10 N.
Dados: 2
1 60º cos ;
2
3 60º sen
Analise as afirmações a seguir:
I. O trabalho realizado pela força que homem aplicou na corda foi de 700J.
II. O trabalho da força de atrito foi em módulo igual a 100J.
III. O trabalho resultante neste deslocamento foi de 250J.
IV. A velocidade do corpo no final do deslocamento de 10m é de 5m/s.
É(São) correta(s) as afirmações:
A) III, apenas. B) I, apenas. C) I e II, apenas. D) I, II, III e IV. E) II,
III e IV.
3. Na figura, o homem puxa a corda com uma força constante, horizontal e de
intensidade 100 N, fazendo com que o bloco sofra, com velocidade constante, um
deslocamento de 10 m ao longo do plano horizontal. Desprezando a resistência do ar e
considerando o fio e a polia ideal, determine:
a) o trabalho realizado pelo homem;
b) o trabalho da força de atrito que o bloco recebe do plano horizontal de apoio.
4. Suponha que o coração, em regime de baixa atividade física, consiga bombear 200 g
de sangue, fazendo com que essa massa de sangue adquira uma velocidade de 0,3 m/s e
que, com o aumento da atividade física, a mesma quantidade de sangue atinja uma
velocidade de 0,6 m/s. O trabalho realizado pelo coração, decorrente desse aumento de
atividade física, em joules, corresponde ao produto de 2,5 por:
a) 10-2 b) 10-1 c) 101
d) 102
5. Uma pessoa em repouso sobre um piso horizontal observa um cubo, de massa 0,20
kg, que desliza sobre o piso, em movimento retilíneo. Inicialmente, o cubo desliza sem
atrito, com velocidade constante de 2 m/s. Em seguida, o cubo encontra pela frente, e
atravessa em linha reta, um trecho do piso, de 0,3 m, onde existe atrito. Logo após a
travessia deste trecho, a velocidade de deslizamento do cubo é de 1 m/s. Para aquele
observador, qual foi o trabalho realizado pela força de atrito sobre o cubo?
a) - 0,1 J. b) - 0,2 J. c) - 0,3 J. d) - 0,4 J. e) -
0,5 J.
6. (OBF 08) Qual o trabalho realizado por uma pessoa de massa 60 kg para carregar seu
próprio peso por uma escada como a indicada abaixo? Dado g = 10 m/s².
7. Um corpo de massa 2 kg parte do repouso de uma altura 5m nas três situações como
mostram as figuras a seguir. Determine a velocidade atingida pelo corpo no ponto B
nas três situações. Dado g = 10 m/s². Despreze atritos e resistência do ar.
8. (UFAC 10) João e André empurram caixas idênticas e de mesma massa, com
velocidade constante, do chão até a carroceria de um caminhão. As forças aplicadas
pelos dois são paralelas às rampas. Desconsidere possíveis atritos, analise as firmações
abaixo e assinale a opção correta:
a) João faz a mesma força que André, para empurrar a caixa até o caminhão.
b) O trabalho realizado por João é maior que o trabalho realizado por André.
c) O trabalho realizado por João é menor que o trabalho realizado por André.
d) O trabalho realizado por João é igual ao trabalho realizado por André.
e) João faz uma força de maior intensidade que a e André, para empurrar a caixa até o
caminhão.
9 A figura mostra três possíveis maneiras de se erguer um corpo de peso P a urna altura
h:
Em (I), ele é erguido diretamente; em (II), é arrastado sobre um piano inclinado de 30º,
com atrito desprezível e, em (III), através de um arranjo de duas roldanas, uma fixa e
outra móvel. Admitindo que o corpo suba com velocidade constante, assinale a(s)
alternativa(s) correta(s).
(01) O módulo da força exercida pela pessoa, na situação (III), é a metade do módulo
da força exercida na situação (I).
(02) O módulo da força exercida pela pessoa, na situação (II), é igual ao da força
exercida na situação (III).
(04) Os trabalhos realizados pela pessoa, nas três situações, são iguais.
(08) Na situação (III), o trabalho realizado pela pessoa é a metade do trabalho realizado
pela pessoa na situação (I).
10. (UEM 09) Três corpos, A, B e C, estão a uma mesma altura em relação ao solo. O
corpo A cai em queda livre, enquanto o corpo B é solto e desliza sobre uma rampa
inclinada sem atrito, e o corpo C é lançado horizontalmente onde é desprezível a
resistência do ar. conforme ilustra a figura abaixo.
Com base nessas informações, assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(01) Os tempos de queda dos corpos A, B e C independem de suas respectivas massas.
(02) Se os corpos A, B e C forem soltos juntos, o corpo B demora mais para chegar ao
solo.
(04) Se as massas forem iguais, os corpos A, B e C sofrerão a mesma variação na sua
energia cinética ao chegarem ao solo.
(08) Se as massas forem iguais, os corpos A, B e C terão a mesma aceleração,
imediatamente antes de atingirem o solo.
(16) Se as massas forem iguais, os trabalhos realizados pela força gravitacional sobre os
corpos A, B e C serão iguais
11. O gráfico abaixo representa a variação de intensidade das duas únicas forças que
agem num corpo de massa 12 kg, que se desloca sobre um eixo Ox. As forças referidas
têm a mesma direção do eixo. Calcule:
a) o trabalho da força F1, enquanto o corpo é arrastado nos primeiros 15 m;
b) o trabalho da força F2, enquanto o corpo é arrastado nos primeiros 15 m;
c) o trabalho da força resultante, para arrastar o corpo nos primeiros 15 m.
d)a velocidade do corpo no final do deslocamento de 15m.
12. Um bloco de 5 kg move-se em linha reta sobre uma superfície horizontal, sem atrito,
sob a influência de uma força que varia conforme a posição, como mostrado na
figura. Se a velocidade da partícula, ao passar pela origem, era 4,0 m/s, com que
velocidade ela passará pelo ponto x = 8,0 m?
a) s/m28 b) s/m27 c) s/m26 d) s/m25 e) s/m24
13. Um objeto de massa igual a 5,0 kg move-se em linha reta sobre uma superfície
horizontal sem atrito, sofrendo a ação de uma força que varia em função da posição,
conforme descrito no gráfico abaixo:
Considerando que o objeto parte do repouso, a velocidade do objeto ao passar pela
posição 8,0 m,é um valor mais próximo de:
a)4 m/s. b) 10 m/s. c)7 m/s. d) 20 m/s. e) 25
m/s.
14. Um garoto de 40 kg de massa partiu do repouso no ponto A do tobogã da figura,
atingindo o ponto B com velocidade de 10 m/s. Admitindo g = 10 m/s2 e desprezando a
resistência do ar.
O trabalho das forças de atrito que agiram no corpo do garoto de A até B, vale em
joules?
15. (UTFPR 09) Um bloco de massa 1 kg é lançado com velocidade v0 = 2,0 m/s para
cima ao longo de um extenso plano inclinado a 45o. O bloco permanece em contato com
o plano, de modo que o coeficiente de atrito entre ambos vale 0,6. Nestas condições, o
bloco sobe até uma posição limite e desce, retornando à posição de lançamento com
velocidade vF = 1,0 m/s. O trabalho realizado pela força de atrito durante o movimento
considerado é, em joules, igual a:
A) – 1,0. B) – 0,5. C) – 2,0. D) – 1,5. E) –
2,5.
16. (UFTM 09) O bloco sobre a superfície plana e horizontal encontra-se inicialmente
em repouso em um trecho perfeitamente liso, devido a uma ação externa que impede
seu movimento. Quando essa ação deixa de existir, o sistema passa a se movimentar.
Dois segundos após o início do movimento, o bloco sobre o plano entra em uma região
rugosa, surgindo, por conta disso, uma força de atrito que, atuando uniformemente
sobre o corpo apoiado, dissipa toda a energia cinética do sistema. Sob essas condições,
pode-se concluir que o módulo da energia dissipada durante o movimento sobre a
superfície rugosa, em J, é Dado: aceleração da gravidade = 10 m/s2
(A) 960. (B) 1 080. (C) 1 460. (D) 1 600. (E) 1
820.
17. (UFC) Um bloco de massa m = 2,0 kg é liberado do repouso, no alto de um edifício
de 130 metros de altura. Após cair 120 metros, o bloco atinge sua velocidade
terminal, de 20 m/s, por causa da resistência do ar. Use g = 10 m/s2 para a aceleração
da gravidade.
a) Determine o trabalho realizado pela força devida à resistência do ar ao longo dos
primeiros 120 metros de queda.
b) Determine o trabalho total realizado sobre o bloco nos últimos 10 metros de
queda.
R: a) - 2000J b)0J (NÃO HOUVE VARIAÇÃO DA ENERGIA CINÉTICA)
18. Uma caixa de massa igual a 50 kg deve ser conduzida por uma força F, com
velocidade constante, sobre uma rampa. A rampa possui 5,0 m de comprimento e vai do
chão até a entrada de um armazém que fica a 3,0 m de altura, conforme ilustra a figura
abaixo.
Sabendo que o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a rampa é de 0,30 e a
aceleração da gravidade é igual a 10,0 m/s2, calcule:
a) o módulo da força de atrito cinético entre a caixa e a rampa;
b) o trabalho que deve ser realizado pela força F, paralela ao plano da rampa, que
empurre a caixa da base até o topo;
c) o trabalho realizado por uma força que suspenda a caixa e a conduza, verticalmente e
com velocidade constante, do chão até a entrada do armazém.
Potência mecânica
19. (MACK) Um automóvel de 1 000 kg está submetido a uma resultante de forças que
lhe proporciona uma variação de velocidade ao longo de um trecho retilíneo da estrada.
Entre os instantes to = 0 s e t1 = 10 s, a velocidade escalar do automóvel varia,
uniformemente, de 36 km/h para 108 km/h. A potência média dessa resultante de forças,
no referido intervala de tempo, é:
a) 40 kW b) 51,84 kW c) 72 kW d) 400 kW
e) 518,4 kW
20. (UFMS 09) Um atleta, ao terminar o pré-aquecimento em uma academia, sobre uma
esteira horizontal, analisa as informações indicadas no painel eletrônico da esteira que
indica o seguinte: Distância percorrida = 5,0 km; velocidade média = 20,0 km/h;
calorias gastas pelo atleta = 200 kcal. Considere 1cal = 4,18 J, e que toda a energia,
gasta pelo atleta, foi para realizar trabalho sobre a esteira a uma potência constante.
Assinale a alternativa correta.
(A) A força média, na direção horizontal, aplicada na esteira pelo atleta, foi maior que
160 N.
(B) A potência média realizada pelo atleta sobre a esteira, nesse aquecimento, foi maior
que 1,0Kw.
(C) A força média, na direção horizontal, aplicada na esteira pelo atleta, foi menor que
160N.
(D) A potência média realizada pelo atleta sobre a esteira, nesse aquecimento, foi menor
que 500W.
(E) O tempo que o atleta permaneceu sobre a esteira, em pré-aquecimento, foi de 30
minutos.
21. (UFAC 09) Um elevador tem uma placa de advertência com a seguinte expressão:
“Carga máxima: 400 kg”. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2. Suponha
que esse elevador suba, com essa carga máxima, 10 m em 5 s. Calcule a mínima
potência útil dos motores desse elevador em kW:
(A) 1 (B) 8 (C) 4 (D) 6
(E) 2
22. (UNIFEI 09) Um homem consome diariamente 2.000 kcal. Se essa energia é
dissipada a uma taxa constante durante 24 h, a potência correspondente em watts será
igual a:
Dado: 1,00 cal = 4,18 J
A. 0,0968 W B. 0,968 W C. 9,68 W D. 96,8 W
23. (UFSC 09) Em uma indústria, deseja-se transportar 64 caixas de mesmo peso e
tamanho, do piso térreo até um nível superior. Este trabalho pode ser realizado por três
métodos diferentes:
1) As caixas serão carregadas, uma a uma, por operários subindo a escada;
2) As caixas serão colocadas sobre uma esteira rolante com movimento uniforme;
3) Em uma única operação, as caixas serão elevadas por um guindaste.
O método 3 para elevar as caixas é o mais rápido e o método 1, o mais lento.
Em relação às situações apresentadas, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. No método 1, o trabalho realizado é 64 vezes maior do que no método 3.
02. O trabalho realizado contra a força gravitacional é o mesmo em todos os três
métodos.
04. O maior trabalho é realizado pelo guindaste (método 3), pois as caixas estão
empilhadas.
08. A potência utilizada é quatro vezes maior no método 1 em relação ao método 3.
16. A potência utilizada no método 2 é maior do que no método 1.
32. O trabalho realizado no método 1 depende do número de operários que carregam as
caixas.
24. 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/s2. 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.
25. A figura abaixo representa esquematicamente um elevador E com massa 800 kg e
um contrapeso B, também de 800 kg, acionados por um motor M.
A carga interna do elevador é de 500 kg. Adote g = 10m/s2.
a)Qual a potência fornecida pelo motor com o elevador subindo com uma velocidade
escalar constante de 1,0 m/s?
b)Qual a intensidade da força aplicada pelo motor através do cabo, para acelerar o
elevador em ascensão, à razão de 0,50m/s2?
26. (UFJF10) Em uma construção civil, os operários usam algumas máquinas simples
para facilitar e diminuir sua carga diária de energia gasta na execução de seu trabalho.
Uma das máquinas simples mais utilizadas é, por exemplo, as roldanas fixas e móveis.
Em um dia comum de trabalho, um operário deve elevar, com velocidade constante, um
bloco de pedra de massa m =100 kg para o segundo andar da obra, que fica a uma altura
h = 5,0 m em relação ao solo. Para essa tarefa, o operário utilizou um sistema com duas
roldanas, uma fixa e outra móvel, e um cabo de massa desprezível, como mostra a
figura. Considere
g =10 m/s2.
a) Calcule a tração no cabo que está em contato com a mão do operário e o trabalho
realizado por ele, para elevar o bloco até o segundo andar da obra.
b) Se foi gasto um tempo t = 10 s para o operário elevar o bloco até o segundo andar da
obra, calcule a potência gasta nessa tarefa.
27. (UEA 09) Uma turbina eólica converte a energia contida no vento em energia
elétrica. O vento empurra as pás da turbina fazendo-as girar. Um eixo acoplado às pás
transmite a rotação dessas ao gerador, que converte energia cinética de rotação em
energia elétrica. Suponha que, em uma turbina, a força do vento seja suficiente para
produzir 7,2 x 108 joules de energia cinética rotacional em duas horas. Se 40% da
energia de rotação é convertida em energia elétrica, a potência útil dessa turbina é, em
kW,
(A) 10. (B) 20. (C) 30. (D) 40.
(E) 50.
28. (UNEMAT 09) Um gerador tem capacidade para transformar 75% da potência
recebida em útil. Para se obter com esse gerador uma potência útil de 4500 Watts, é
necessário que ele receba em Watts uma potência de:
a. 11 KW b. 7 KW c. 6 KW d. 6,5 KW
e. 10 KW
29. (UNESP 07) A relação entre calor e outras formas de energia foi objeto de intensos
estudos durante a Revolução Industrial, e uma experiência realizada, por James P. Joule
foi imortalizada. Com ela, ficou demonstrado que o trabalho mecânico e o calor são
duas formas diferentes de energia e que o trabalho mecânico poderia ser convertido em
energia térmica. A figura apresenta uma versão atualizada da máquina de Joule. Um
corpo de massa 2 kg é suspenso por um fio cuidadosamente enrolado em um carretel,
ligado ao eixo de um gerador.
O gerador converte a energia mecânica do corpo em elétrica e alimenta um resistor
imerso em um recipiente com água. Suponha que, até que o corpo chegue ao solo,
depois de abandonado a partir do repouso, sejam transferidos para a água 24 J de
energia térmica. Sabendo que esse valor corresponde a 80% da energia mecânica, de
qual altura em relação ao solo o corpo foi abandonado? Adote g = 10 m/s2.
30. (UFPR 09) Na construção de um prédio, os operários utilizam um pequeno motor,
associado a uma roldana e corda, para transportar objetos pesados para as partes mais
altas. Suponha que em dada situação seja necessário elevar a uma altura de 27,5 m um
recipiente contendo reboco cuja massa total seja igual a 38 kg. Despreze a massa da
corda e considere que 1 HP é igual a 746 W. Calcule o tempo, em segundos, para
levantar esse recipiente a uma velocidade constante se o motor tiver 5 HP.
31. (UFPI 09) Um elevador projetado para subir com velocidade média constante de 0,8
m/s tem potência motora de 9,0 kW. Considere que a massa do elevador, quando vazio,
é igual a 400 kg e a aceleração da gravidade, 10 m/s2. Qual o número de pessoas, com
70 kg cada uma, que esse elevador pode transportar?
A) 7 B) 8 C) 9 D) 10 E)
11
32. (UFPR 2006) Em uma construção, é utilizado um motor de corrente contínua para
elevar baldes contendo argamassa, conforme a figura a seguir. O motor funciona sob
uma tensão de 20 V e o seu rendimento é de 70%. Supondo-se que um balde de
argamassa possua 28 kg e que esteja sendo elevado à velocidade constante de 0,5 m/s,
considerando-se a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, o módulo da intensidade de
corrente elétrica no motor é:
a) 14 A. b) 7,0 A. c) 10 A. d) 4,9 A.
e) 0,7 A.
33. (UEPB 06) Um fazendeiro possui, em suas terras, uma pequena queda d’água, cuja
altura é de 12 metros. Tendo verificado que, nesta cachoeira, caem 5,0 m3 de água em
2,0 minutos, sentiu-se estimulado a construir uma usina hidrelétrica para instalação
elétrica de sua fazenda. Lembrando que a aceleração da gravidade é aproximadamente
de 10 m/s 2, 1 m3 de água corresponde a 1000 L e que 1 L de água possui uma massa
de 1 kg, a potência máxima desta cachoeira em KW, é:
a) 7,0 b) 5,0 c) 9,0 d) 12,0 e)
14,0
34. (UNAMA) A Usina Hidrelétrica de Tucuruí atende aos estados do Pará (87%),
Maranhão (97%) e Tocantins (67%). A potência total de energia elétrica gerada,
atingida quando todas as suas unidades geradoras estão em funcionamento, chega a
8370 MW. Percebe-se a enorme quantidade de energia acumulada pelo lago
represado. Se desprezarmos as perdas de energia, durante o processo de geração, e
considerarmos que o desnível entre o lago represado (reservatório) e o leito normal
do rio é de 72 m de altura, o valor médio da massa de água, medida em milhões
de Kg (MKg), movimentada pelas turbinas, em cada segundo, é de,
aproximadamente:
Dados: considere g = 10 m/s2
1M = 1x106
a) 7, 564
b) 11, 625
c) 20, 512
d) 32, 500
35. (FUVEST 08) A usina hidrelétrica de Itaipu possui 20 turbinas, cada uma
fornecendo uma potência elétrica útil de 680 MW, a partir de um desnível de água de
120 m. No complexo, construído no Rio Paraná, as águas da represa passam em cada
turbina com vazão de 600 m3/s.
a) Estime o número de domicílios, N, que deixariam de ser atendidos se, pela queda de
um raio, uma dessas turbinas interrompesse sua operação entre 17h30min e 20h30min,
considerando que o consumo médio de energia, por domicílio, nesse período, seja de 4
kWh.
b) Estime a massa M, em kg, de água do rio que entra em cada turbina, a cada segundo.
c) Estime a potência mecânica da água P, em MW, em cada turbina.
36. (UFF 2004) Duelo de Gigantes:
O rio Amazonas é o maior rio do mundo em volume d'água com uma vazão em sua foz
de, aproximadamente, 175 milhões de litros por segundo. A usina hidroelétrica de Itaipu
também é a maior do mundo, em operação. A potência instalada da usina é de 12,6 X
109 W. Suponha que toda essa potência fosse utilizada para aquecer a água que flui pela
foz do rio Amazonas, sem que houvesse perdas de energia.
UHE TUCURUÍ
37. Um tipo de usina hidrelétrica pouco comum no Brasil é a chamada usina de
montanha, onde aproveita-se uma queda d'água para gerar energia elétrica. Vamos supor
que fosse possível aproveitar a Cascata do Caracol, em Canela, com sua queda d'água
de 125 m, para este tipo de usina. A energia produzida serviria para alimentar um
conjunto de lâmpadas cuja potência total soma 3000 W. Considere a aceleração da
gravidade sendo g=10 m/s2. Quantos quilogramas de água devem ser colhidos pela
turbina para manter este conjunto de lâmpadas funcionando por um minuto ?
A) 132 B) 22 C) 180 D) 144 E) 12
38. No edifício onde mora uma família, deseja-se instalar uma bomba hidráulica capaz
de elevar 500 litros de água até uma caixa-d’água vazia, situada a 20 m de altura acima
desta bomba, em 1 minuto e 40 segundos. O rendimento de um sistema hidráulico é
definido pela razão entre o trabalho fornecido a ele e o trabalho por ele realizado.
Espera-se que o rendimento mínimo desse sistema seja de 50%. Calcule a potência
mínima, que deveria ter o motor dessa bomba.
39. O esquema seguinte representa os principais elementos de um sistema rudimentar de
geração de energia elétrica. A água que jorra do tubo faz girar a roda, que, por sua vez,
aciona um gerador. O rendimento do sistema é de 80% e a potência elétrica que o
gerador oferece em seus terminais é de 16 KW.
Sendo dadas a densidade da água (1,0 g/cm³) e a aceleração da gravidade (10 m/s²),
aponte a alternativa que traz o valor correto da vazão da água:
a) 0,50 m³/s b) 5,0 m³/s c) 50 m³/s d) 5,0. 10² m³/s e)
Outro valor
Gabarito:
1.c 2.e 3. a)1000 J b) -1000 J 4.a 5.c 6. 540 J
7. V= 10m/s(nas três situações) 8.d 9. V (01, 02,04) 10. V(01, 02, 04,16)
11.a)750J b)-150J c)600J d)10m/s 12.a 13.a 14. - 2000J 15.d
16.d 17. a) - 2000J b) 0J (NÃO HOUVE VARIAÇÃO DA ENERGIA
CINÉTICA)
18. a)120N b) 2100 J C)1500 J 19.a 20.a 21.b 22.d
23.V(02,16) 24.a)800J b)3,2W 25. a)5,0kW; b)6,05kN
26.a)5000J b)500W 27.d 28.c 29.1,5m 30.2,8s 31.d 32.c
33.b 34.b 35. R: a) 510 casas b) 600.000kg c) 720MW
36.c 37.d 38.2KW 39.b
Lista de exercícios – Trabalho, Energia e Potência
1. Uma força constante de 20 N produz, em um corpo, um deslocamento de 0,5 m
no mesmo sentido da força. Calcule o trabalho realizado por essa força.
2. Um carrinho é deslocado num plano horizontal sob a ação de uma força
horizontal de 50 N. Sendo 400 J o trabalho realizado por essa força, calcule a
distância percorrida.
3. Sobre um corpo de massa 10 kg, inicialmente em repouso, atua uma força F que
faz variar sua velocidade para 28 m/s em 4 segundos. Determine:
a) a aceleração do corpo; b) o valor da força F;
c) o trabalho realizado pela força F para deslocar o corpo de 6 m.
4. Um carro percorre uma estrada reta e horizontal, em movimento uniforme, com
velocidade constante de 20 m/s, sob a ação de uma força de 1800 N exercida
pelo motor. Calcule o trabalho realizado pelo motor em 4s.
5. Um corpo de massa 12kg está submetido a diversas forças, cuja resultante F é
constante. A velocidade do corpo num ponto M é de 4,0m/s e num outro ponto N
é de 7,0m/s. Determine o trabalho realizado pela força Fù no deslocamento de M
para N é, em joules, de
6. Com base na figura a seguir, calcule a menor velocidade com que o corpo deve
passar pelo ponto A para ser capaz de atingir o ponto B. Despreze o atrito e
considere g = 10 m/s2.
7. Na figura a seguir, tem-se uma mola de massa desprezível e constante elástica
200N/m, comprimida de 20cm entre uma parede e um carrinho de 2,0kg.
Quando o carrinho é solto, toda energia mecânica da mola é transferida ao
mesmo. Desprezando-se o atrito, pede-se:
a) nas condições indicadas na figura, o valor da força que a mola exerce na parede.
b) a velocidade com que o carrinho se desloca, quando se desprende da mola.
8. Um corpo de massa 6,0kg se move livremente no campo gravitacional da Terra.
Sendo, em um dado instante, a energia potencial do corpo em relação ao solo
igual a 2,5.103J e a energia a cinética igual a 2,0.102J, quanto vale a velocidade
do corpo ao atingir o solo?
9. Uma pedra com massa m=0,10kg é lançada verticalmente para cima com energia
cinética EC=20J. Qual a altura máxima atingida pela pedra?
10. Um esquiador de massa m=70kg parte do repouso no ponto P e desce pela rampa
mostrada na figura. Suponha que as perdas de energia por atrito são desprezíveis
e considere g=10m/s2. Determine a energia cinética e a velocidade do esquiador
quando ele passa pelo ponto Q, que está 5,0m abaixo do ponto P.
11. Um corpo de massa 0,5kg está na posição A da figura onde existe uma mola de
constante elástica K=50N/m comprimida em 1m. Retirando-se o pino, o corpo
descreve a trajetória ABC contida em um plano vertical. Desprezando-se o
trabalho de atrito, qual é a altura máxima que o corpo consegue atingir?
12. Um homem e um menino deslocam um trenó por 50 m, ao longo de uma estrada
plana e horizontal, coberta de gelo (despreze o atrito). O homem puxa o trenó,
através de uma corda, exercendo uma força de 30 N, que forma um ângulo de
45º com a horizontal. O menino empurra o trenó com uma força de 10 N,
paralela à estrada. Considerando sen 45º = cos 45º = 0,71, calcule o trabalho
total realizado sobre o trenó.
13. Uma força constante, de valor F = 10 N, age sobre um corpo de massa m = 2 kg,
o qual se encontra em repouso no instante t = 0 s, sobre uma superfície
horizontal sem atrito (veja figura). Sabe-se que a força F é paralela à superfície
horizontal.
Com relação a tal situação, qual é o valor do trabalho executado pela força F no
primeiro segundo de movimento?
14. Uma força de 20N desloca, na mesma direção e sentido da força, um corpo de
4kg, em uma distância de 10m. O fenômeno todo ocorre em 5 segundos. Qual o
módulo da potência realizada pela força?
15. Um força constante age sobre um objeto de 5,0kg e eleva a sua velocidade de
3,0m/s para 7,0m/s em um intervalo de tempo de 4,0s. Qual a potência devido à
força?
16. Um elevador é puxado para cima por cabos de aço com velocidade constante de
0,5 m/s. A potência mecânica transmitida pelos cabos é de 23 kW. Qual a força
exercida pelos cabos?
17. Uma caixa d'água de 66 kg precisa ser içada até o telhado de um pequeno
edifício de altura igual a 18 m. A caixa é içada com velocidade constante, em 2,0
min. Calcule a potência mecânica mínima necessária para realizar essa tarefa,
em watts. Despreze o efeito do atrito.
18. Uma empilhadeira elétrica transporta do chão até uma prateleira, a 6m do chão,
um pacote de 120 kg. O gráfico adiante ilustra a altura do pacote em função do
tempo. Determine a potência aplicada ao corpo pela empilhadeira.
19. Um elevador é puxado para cima por cabos de aço com velocidade constante de
0,5 m/s. A potência mecânica transmitida pelos cabos é de 23 kW. Qual a força
exercida pelos cabos?