TRABALHO, POTÊNCIA E ENERGIA — REVISÃO

FÍSICA - 1o ANO
MÓDULO 27
TRABALHO, POTÊNCIA E
ENERGIA — REVISÃO
Fixação
1) O bloco da figura, de peso P = 50N, é arrastado ao longo do plano horizontal pela força
→
F de intensidade F = 100N. A força de atrito tem intensidade Fat = 40N.
→
N
→
→
F
Fat
A
→
P
B
→
d
→ → →
→
a)
Determine o trabalho realizado pelas forças F , Fat, P e pela força normal N , no deslocamento
→
d de módulo 10 m.
→
b) Calcule a intensidade da resultante e o trabalho da resultante no deslocamento d .
Fixação
→
2) A força F de intensidade→80N atua sobre um corpo, formando ângulo constante de 60° com→a
direção do deslocamento d do corpo. Se d = 5,0 m, determine o trabalho realizado pela força F .
→
F
θ = 60°
→
d
Fixação
3) Um ponto material, de massa m = 0,20kg, é lançado horizontalmente de um ponto A situado a
3,0 m do solo. Considere a aceleração da gravidade constante e de módulo g = 10 m/s2. Determine o trabalho do peso no deslocamento de A para B. B é o local o ponto material atinge o solo.
A
v0
h = 3,0 m
B
Fixação
4) Uma pessoa levanta um corpo de massa 5,0kg do solo até uma altura de 1,8 m e, em seguida,
abaixa-o até uma altura final de 1,2 m. Determine, em joules, o módulo do trabalho realizado
pela força gravitacional. É dada a aceleração local da gravidade: 10 m/s2.
Fixação
→
5) Sobre um móvel, em movimento retilíneo, aplica-se uma força F na direção do deslocamento.
O gráfico indica a intensida de F da força em função da posição. Determine o trabalho realizado
→
pela força F nos deslocamentos:
10
0
a) de S = 0 a S = 10 m;
b) de S = 10 m S = 20m.
10
20
s (m)
Fixação
6) Um bloco, preso a uma mola de constante elástica k=10N/m, oscila entre as posições A e
B. Calcule o trabalho realizado pela força elástica nos deslocamentos:
a) de B para O;
b) de O para A;
c) de A para B.
A
B
O
1m
1m
Fixação
7) Um motor de potência 100kW aciona um veículo durante 1,0 h. Determine o trabalho realizado pela força motora. Dê a resposta em kWh e em joules.
Fixação
8) A potência de um motor, em função do tempo, está representada no gráfico abaixo. Determine
o trabalho realizado pela força motora nos intervalos de tempo de:
a) 0 a 2,0s;
b) 2,0 s a 5,0 s.
P (kw)
0,50
0
2
5
t (s)
Fixação
9) Um ponto material cuja massa é 1,0 kg está sujeito a uma força que varia com a posição
dele, segundo o gráfico a seguir.
F (N)
12
0
25
50
s (m)
Supondo que o ponto material estivesse inicialmente em repouso na posição S = 0, qual
seria sua velocidade escalar na posição S = 50m? A trajetória é retilínea.
Fixação
10) Um corpo de 10 kg cai, a partir do repouso, de uma altura de 100 m e chega ao solo com
uma velocidade de 40 m/s. São praticamente constantes a aceleração da gravidade g = 10 m/
s2 e a força de resistência que o ar exerce no corpo.
a) Calcule o trabalho realizado pela força de resistência do ar.
b) Determine a velocidade do corpo ao atingir o solo, se não houvesse resistência do ar.
Fixação
11) Uma bola é lançada, horizontalmente, com velocidade escalar de 30 m/s de um ponto
situado a 80 m acima do solo: Adote aceleração da gravidade 10 m/s2 e despreze a resistência
do ar. Determine a velocidade da bola ao atingir o solo.
Fixação
12) O bloco da figura, de massa 5,0 kg, é abandonado no ponto A. Considere a inexistência
de atrito.
A
6,0 m
B
1,0 m
Determine a intensidade da força normal que o trilho de apoio exerce sobre o bloco, quando
este passa pelo ponto B. Adote g = 10 m/s2.
Proposto
→
→
1) O bloco da figura desloca-se horizontalmente. Sejam F1 e F2 duas forças entre as diversas
forças que→
agem
no bloco. Sendo F1 = F2 = 10 N, cos 60° = - cos 120° = 0,50, calcule os trab→
alhos que F1 e F2 realizam num deslocamento de módulo d = 4,0 m.
→
→
F2
120°
60°
F1
→
d
Proposto
s2) (PUC) O corpo representado no esquema tem peso P = 20 N. Sob ação da força horizontal de intensidade 10N, o corpo é deslocado horizontalmente 5 metros para a direita. Nesse
deslocamento, os trabalhos realizados pelas forças e têm valores respectivamente iguais a:
a) 50J e 0
b) 50J e -100J
c) 0 e 100J
d) 50J e 50J
e) 50J e 50J
→
F
→
P
Proposto
3) O bloco de massa m se desloca horizontalmente sob ação das forças mostradas na figura.
Sejam g a aceleração da gravidade e μ o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano. Após um
→
deslocamento de módulo d, a força de atrito FAT realiza um trabalho igual a:
→
N
a) μ.m.g
b) μ.m.g.d
c) -μ.m.g.d
d) -μ.g.d
e) zero
→
F
→
Fat
→
P
→
d
Proposto
4) Uma pequena esfera, de massa m = 1,0 kg, está presa à extremidade de um fio de comprimento 1,0 m. Determine o trabalho realizado pelo peso da esfera no deslocamento de A para
B. É dado g = 10 m/s2.
1,0 m
A
B
Proposto
5) Um homem ergue uma caixa de massa 8 kg a uma altura de 1 m, para colocá-la sobre uma
mesa distante 1,5 m do local, conforme mostra a figura.
1,0 m
1,5 m
Adotando g = 10 m/s2, é correto afirmar que o trabalho realizado pela força peso, até a
superfície superior da mesa, é:
a) - 80 J
d) 200 J
b) 80 J
e) - 120 J
c) 120 J
Proposto
6) Um corpo de peso 100N é abandonado sobre um plano inclinado de 30°, sem atrito, deslocando-se 10 m, segundo a linha de maior declive do plano. O trabalho realizado pelo peso
do corpo é:
a) 1000J
c) 100J
b) 500J
Proposto
7) Sobre um móvel em movimento retilíneo ao longo do eixo S atuam as forças indicadas na
figura.
→
N
→
F
→
Fat
0
→
d
S
→
P
Os gráficos de F e Fat e m função de S estão representados no diagrama abaixo. Determine
no deslocamento de S = 0 a S = 10m o trabalho:
F(N), Fat(N)
→
a) da força F ;
→
b) da força de atrito FAT;
c) da resultante.
F
10
5
0
5,0
10
-8
Fat
s (m)
Proposto
8) O gráfico abaixo fornece a intensidade da força elástica que uma mola exerce num bloco.
Fel (N)
80
0
2
x (m)
Determine:
a) a constante elástica da mola;
b) o trabalho da força elástica quando o bloco se desloca de x = 0 a x = 1,0 m;
c) o trabalho da força elástica quando o bloco se desloca de x = 1,0 m a x = 2,0 m.
Proposto
9) A potência de um automóvel, que se movimenta com velocidade constante de 15 m/s, é de
3,0 x 104 W. Considerando-se a trajetória retilínea e horizontal, determine:
a) a intensidade da força motora que propulsiona o automóvel;
b) a intensidade da força que se opõe ao movimento.
Proposto
10) O bloco de peso P = 5,0 N sobe um plano inclinado sob ação de uma força, cujo gráfico
da potência em função do tempo é dado abaixo.
→
Fat
A
→
N →
F
B
potência
de F(w)
80
→
P
AB = 100m
BC = 60m
C
0
5
10 t(s)
O deslocamento de A até B é feito em 10 s. A força de atrito entre o bloco e o plano tem intensi→
→, →, → e pela normal →.
dade Fat = 2,0 N. Determine o trabalho realizado pelas forças F
N
P Fat
Proposto
P
11) Uma caixa d’água, cuja capacidade é de 10.000 litros, está situada a 6,0 m de altura do1
reservatório. Uma bomba, funcionando durante 10 minutos, eleva a água, enchendo comple-s
tamente a caixa. A aceleração da gravidade é 10 m/s2. A potência desenvolvida pelo motor da
bomba para realizar essa tarefa foi, em watts, de:
a) 1 500
d) 1 000
b) 400
e) 240 000
c) 250
S
l
Proposto
12) Um bloco de massa 2,0 kg move-se em linha reta, sob ação de uma única força . A intensidade de em função da posição do bloco está representada no gráfico.
F(N)
4
0
2
4
6
8
10
12
s (m)
Sabendo-se que, para S = 2,0 m, a velocidade escalar do bloco é 4,0 m/s, determine sua velocidade escalar, quando S = 12 m.
Proposto
13) Um corpo de 0,50 kg se move horizontalmente com velocidade escalar constante de 10
m/s, num plano sem atrito. Encontra uma rampa e sobe até uma altura máxima de 3,6 m, onde
para, para retornar. Só houve atrito a partir do ponto A, no início da subida da rampa. Qual foi
o trabalho realizado pela força de atrito na subida da rampa? É dado g = 10 m/s2.
v= 0
B
v0 = 10 m/s
A
h = 3,6 m
Proposto
14) Um corpo de massa m = 2,0 kg, abandonado sem velocidade inicial no ponto A, desce,
sem atrito, ao longo do arco de circunferência vertical de raio R = 45 cm, como mostra a figura.
Determine a velocidade do corpo ao atingir o ponto B. Adote g = 10 m/s2.
A
R
B
Proposto
15) Num trecho de uma montanha russa, um carrinho de 100 kg passa pelo ponto A, que está
a 8,7 m de altura, com velocidade escalar de 10 m/s. Supondo que o atrito seja desprezível e
adotando-se g = 10m/s2, determine a energia cinética do carrinho no ponto B, que está a 5,2m
de altura.
A
8,7 m
B
5,2 m
Proposto
á16) Um pequeno bloco de massa m = 2,5 kg é abandonado em repouso a 3,0 m acima de uma
mola de constante elástica k = 2,0 x 102 N/m, conforme mostra a figura. Sabendo-se que g =
m10 m/s2, determine a compressão máxima da mola. Despreze as perdas de energia mecânica.
v0 = 0
3,0 m
Proposto
17) Uma esfera de massa 0,2 kg presa a um fio ideal de comprimento 0,4 m descreve uma
circunferência vertical. No ponto mais baixo da trajetória, a velocidade da esfera é 6 m/s. A
força que traciona o fio no ponto mais alto da trajetória é:
a) 0 N
d) 16 N
b) 8 N
e) 2 N
c) 10 N
Proposto
18) (PUC) Um corpo de massa m desce o trilho quando abandonado no ponto A, a uma altura
AH do solo. Sabe-se que essa altura é a mínima para que o corpo complete a volta, e que todos
os atritos são desprezíveis. Sendo R o raio da circunferência e o corpo permanecendo nos
trilhos, podemos afirmar que:
A
h
D
E
α
R
C
B
a) a altura H é igual a 2 R;
b) a força que o trilho exerce sobre o corpo quando este passa pelo ponto E é igual ao peso P;
c) a força que o trilho exerce sobre o corpo no ponto D é máxima;
d) a velocidade do corpo, ao passar por B, é gH;
e) a velocidade do corpo, ao atingir o ponto C, é igual a 3gR.
Proposto
19) Um projétil de massa m é lançado em A com velocidade →
V0e descreve a trajetória indicada
na figura.
V0
1h
2
1h
2
→
P
h
g
A
Desprezando-se a resistência do ar, a energia cinética do projétil, no ponto P, será:
a) 1 mgh d)
2
1
b) mv 0 2
e)
4
c) 1 mv 0 2
2
1
1
mv 0 2 + mgh
2
2
1
1
mv 0 2 - mgh
2
2
Proposto
20) (PUC) O carrinho mostrado na figura a seguir, de massa 1 kg, é colocado junto a uma mola
de constante elástica 400 N/m e comprimida de 4 cm. Com a liberação da mola, o carrinho
adquire movimento ao longo do eixo orientado. Através de marcadores de tempo, verificou-se
que o intervalo entre as passagens do carrinho pelos pontos A e B foi de 5,0 s. Com esses
dados e desprezando-se os efeitos dissipativos, determine a distância AB entre os marcadores
de tempo. Considere que, ao passar pelo ponto A, o carrinho já perdeu contato com a mola.
A
a) 0,25 cm
b) 1,5 m
c) 2,0 m
d) 2,5 m
e) 4,0 m
B
Proposto
21) Um bloco de madeira, de massa 4,0kg, mantido em repouso sobre uma superfície plana,
horizontal e perfeitamente lisa, está comprimindo uma mola contra uma parede rígida, como
mostra a figura a seguir.
Quando o sistema é liberado, a mola se distende, impulsiona o bloco e este adquire, ao
abandoná-la, uma velocidade final de 4,0m/s. Determine o trabalho da força exercida pela mola,
ao se distender completamente:
a) sobre o bloco;
b) sobre a parede.