Trabalho e potência

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k .x 2
 
2
Trabalho e potência
Trabalho
Potência
Definição: Trabalho de uma força é a medida da
energia transferida pela força a um corpo.
Obs.: trabalho realizado por uma força constante.
P
  F.d.cos
 Trabalho motor e resistente:
  900    0 (Trabalho nulo)
0    900  (Trabalho motor)
900    1800  (Trabalho resistente)
P

t


t
F .d
 F .v
t
 Gráfico da potência em função do tempo
P x t nos dá o trabalho.
Unidades:
Unidades:
Joule
1w = 1J/1s
1CV(Cavalo-vapor) = 735W
1HP(horse-power) = 746W
1J = 1N.1M
No sistema CGS:
1Erg = 1dyn.1cm
Exercícios
1j = 107erg
 Trabalho do peso:
  m.g.h
+ m.g.h : quando o corpo desce
- m.g.h: quando o corpo sobe
h: desnível entre os pontos de chegada
O trabalho do peso não depende da trajetória.
 Trabalho de uma força variável:
1-TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO
(Uerj 2003) O motorista, ao sair de um pedágio da estrada, acelera
uniformemente o carro durante 10 segundos a partir do repouso, num
trecho plano horizontal e retilíneo, até atingir a velocidade final de
100 km/h.
Considere desprezível a quantidade de combustível no tanque.
Especifique a potência mínima do motor, em HP, necessária para que
a velocidade final seja alcançada no intervalo de tempo de 10
segundos.
Dados: massa do carro = 1000 kg; massa do motorista = 80 kg e fator
de conversão de potência: 1HP = 746 W.
2-(Uerj 2001) Na brincadeira conhecida como cabo-de-guerra, dois
grupos de palhaços utilizam uma corda ideal que apresenta um nó no
seu ponto mediano. O gráfico abaixo mostra a variação da
intensidade da resultante F das forças aplicadas sobre o nó, em função
da sua posição x.
O gráfico da força em função do espaço sua área nos dá o
trabalho.
 Trabalho da força elástica:
Considere que a força resultante e o deslocamento sejam paralelos.
Determine o trabalho realizado por F no deslocamento entre 2,0 e
9,0m
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3-(Ufpe 2005) Um bloco de pedra, de 4,0 toneladas, desce um plano
inclinado a partir do repouso, deslizando sobre rolos de madeira.
Sabendo-se que o bloco percorre 12 m em 4,0 s, calcule o trabalho
total, em kJ, realizado sobre o bloco pela força resultante no intervalo
de tempo considerado.
a) Qual o consumo médio de calorias desse atleta, sabendo que o
tempo dessa prova é de cerca de 0,50h?
Dado: 1 cal = 4,2 J.
b) Admita que a velocidade do atleta é constante. Qual a intensidade
média da força exercida sobre o atleta durante a corrida?
9-(Fatec 2005) Um automóvel, de massa 1,0 × 10 3 kg, que se move
com velocidade de 72 km/h é freado e desenvolve, então, um
movimento uniformemente retardado, parando após percorrer 50 m.
24. O módulo do trabalho realizado pela força de atrito entre os pneus
e a pista durante o retardamento, em joules, foi de
4-(Ufpe 2000) Uma força de módulo F = 21 N acelera um bloco
sobre uma superfície horizontal sem atrito, conforme a figura. O
ângulo entre a direção da força e o deslocamento do bloco é de 60
graus. Ao final de um deslocamento de 4,0m, qual a variação da
energia cinética do bloco, em joules?
5-(Ufrj 2002) Um carro de corrida, incluindo o piloto, tem 800 kg de
massa e seu motor é capaz de desenvolver, no máximo, 160 kW de
potência. O carro acelera na largada, primeiramente, utilizando a
tração de 4000 N, que no caso é a máxima permitida pela pista e
pelos pneus, até atingir a potência máxima do motor. A partir daí, o
piloto passa a acelerar o carro utilizando a potência máxima do motor
até atingir 60 m/s. Suponha que não haja perda de energia por atrito e
que todo o trabalho realizado pelo motor resulte no aumento de
energia cinética de translação do carro.
a) Calcule a velocidade do carro ao final da primeira etapa de
aceleração.
10-(Ufal 99) Uma caixa, de massa 50kg, é transportada em
movimento uniforme para o alto por uma esteira rolante, conforme a
figura. A aceleração da gravidade é de 10m/s2.
Analise as afirmativas seguintes relativas a essa situação.
( ) O trabalho do peso da caixa é nulo.
( ) O trabalho da força normal à base da caixa é nulo.
( ) A soma dos trabalhos sobre a caixa é nula.
( ) O trabalho da força da esteira sobre a caixa vale, no mínimo,
6,0×103J.
( ) Nessa operação, a caixa perde energia potencial gravitacional.
11-(Unifesp 2006) A figura representa o gráfico do módulo F de uma
força que atua sobre um corpo em função do seu deslocamento x.
Sabe-se que a força atua sempre na mesma direção e sentido do
deslocamento.
b) Calcule o tempo gasto na segunda etapa da aceleração.
6-(Ufc 2002) Suponha que você mora em uma casa que precisa de
uma potência elétrica igual a 3,0 kW. Você tem um conversor que
transforma energia solar em energia elétrica com uma eficiência de
10%. A energia solar que incide sobre sua casa, por unidade de tempo
e por unidade de área, é 200W/m2. Qual deve ser a menor área da
superfície do coletor solar necessário para atender sua casa?
7-(Ufg 2006) Nas usinas hidroelétricas, a energia potencial
gravitacional de um reservatório de água é convertida em energia
elétrica através de turbinas. Uma usina de pequeno porte possui vazão
de água de 400 m3/s, queda de 9 m, eficiência de 90% e é utilizada
para o abastecimento de energia elétrica de uma comunidade cujo
consumo per capita mensal é igual a 360 kWh. Calcule:
a) a potência elétrica gerada pela usina;
b) o número de habitantes que ela pode atender.
Considere: g = 10 m/s2
8-(Unifesp 2005) Avalia-se que um atleta de 60kg, numa prova de
10000m rasos, desenvolve uma potência média de 300W.
Pode-se afirmar que o trabalho dessa força no trecho representado
pelo gráfico é, em joules,
a) 0.
b) 2,5. c) 5,0. d) 7,5. e) 10.
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