Lista de Exercícios – 3ª Série – Trabalho, Potência e

Lista de Exercícios – 3ª Série – Trabalho, Potência e Energia
1) Uma pessoa sobe um lance de escada, com velocidade constante, em 1,0 min. Se
a mesma pessoa subisse o mesmo lance, também com velocidade constante em 2,0
min, ela realizaria um trabalho
a) duas vezes maior que o primeiro.
b) duas vezes menor que o primeiro.
c) quatro vezes maior que o primeiro.
d) quatro vezes menor que o primeiro.
e) igual ao primeiro.
2. (Uerj 2012) Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 26 m, aplicando
uma força F de mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico
abaixo representa a variação da intensidade de F, em newtons, em função do
deslocamento d, em metros.
Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a:
a) 117
b) 130
c) 143
d) 156
3) Um carrinho é lançado sobre os trilhos de uma montanha russa, no ponto A, com

uma velocidade inicial V0 , conforme mostra a figura. As alturas h1, h2 e h3 valem,
respectivamente, 16,2 m, 3,4 m e 9,8 m.
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Para o carrinho atingir o ponto C, desprezando o atrito, o menor valor de V0, em m/s,
deverá ser igual a
a) 10.
b) 14.
c) 18.
d) 20.
4) A ilustração abaixo representa um bloco de 2 kg de massa, que é comprimido
contra uma mola de constante elástica K = 200 N/m. Desprezando qualquer tipo de
atrito, é CORRETO afirmar que, para que o bloco atinja o ponto B com uma velocidade
de 1,0 m/s, é necessário comprimir a mola em:
a) 0,90 cm.
b) 90,0 cm.
c) 0,81 m.
d) 81,0 cm.
e) 9,0 cm.
5) Um corpo é abandonado do alto de um plano inclinado, conforme a figura abaixo.
Considerando as superfícies polidas ideais, a resistência do ar nula e 10 m/s2 como a
aceleração da gravidade local, determine o valor aproximado da velocidade com que o
corpo atinge o solo:
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a) v = 84 m/s
b) v = 45 m/s
c) v = 25 m/s
d) v = 10 m/s
e) v = 5 m/s
6. (Unicamp 2012) As eclusas permitem que as embarcações façam a transposição
dos desníveis causados pelas barragens. Além de ser uma monumental obra de
engenharia hidráulica, a eclusa tem um funcionamento simples e econômico. Ela nada
mais é do que um elevador de águas que serve para subir e descer as embarcações.
A eclusa de Barra Bonita, no rio Tietê, tem um desnível de aproximadamente 25 m.
Qual é o aumento da energia potencial gravitacional quando uma embarcação de
massa m  1,2  104 kg é elevada na eclusa?
a) 4,8  102 J
b) 1,2  105 J
c) 3,0  105 J
d) 3,0  106 J
7)
Arlindo é um trabalhador dedicado. Passa grande parte do tempo de seu dia
subindo e descendo escadas, pois trabalha fazendo manutenção em edifícios, muitas
vezes no alto.
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Considere que, ao realizar um de seus serviços, ele tenha subido uma escada com
velocidade escalar constante. Nesse movimento, pode-se afirmar que, em relação ao
nível horizontal do solo, o centro de massa do corpo de Arlindo
a) perdeu energia cinética.
b) ganhou energia cinética.
c) perdeu energia potencial gravitacional.
d) ganhou energia potencial gravitacional.
e) perdeu energia mecânica.
8. (Upe 2011) Considere um bloco de massa m ligado a uma mola de constante
elástica k = 20 N/m, como mostrado na figura a seguir. O bloco encontra-se parado na
posição x = 4,0 m. A posição de equilíbrio da mola é x = 0.
O gráfico a seguir indica como o módulo da força elástica da mola varia com a posição
x do bloco.
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O trabalho realizado pela força elástica para levar o bloco da posição x = 4,0 m até a
posição x = 2,0, em joules, vale
a) 120
b) 80
c) 40
d) 160
e) - 80
9. (Unesp 2011) A quantidade de energia informada na embalagem de uma barra de
chocolate é igual a 200 kcal. Após o consumo dessa barra, uma pessoa decide
eliminar a energia adquirida praticando uma corrida, em percurso plano e retilíneo,
com velocidade constante de 1,5 m/s, o que resulta em uma taxa de dissipação de
energia
de
500
W.
Considerando 1 kcal  4200 J ,
quantos
quilômetros,
aproximadamente, a pessoa precisará correr para dissipar a mesma quantidade de
calorias ingeridas ao comer o chocolate?
10. (Uece 2010) A figura a seguir mostra quatro trajetórias de uma bola de futebol
lançada no espaço.
Desconsiderando o atrito viscoso com o ar, assinale o correto.
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a) A trajetória que exigiu a maior energia foi a I.
b) A trajetória que exigiu a maior energia foi a II.
c) A trajetória que exigiu a maior energia foi a III.
d) A energia exigida é a mesma para todas as trajetórias.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[E]
Como a velocidade é constante, o trabalho da força muscular exercida pela pessoa é
m g h nos dois casos.
Resposta da questão 2:
[D]
No triângulo OAB: a2  b2  262  a2  b2  676. (I)
No triângulo OAC: a2  82  h2. (II)
No triângulo ABC: b2  182  h2. (III)
Substituindo (II) e (III) em (I):
82  h2  182  h2  676  2h2  288  h2  144  h  12 m. O trabalho da força
pela força F
 WF 
é numericamente igual à “área” entre a linha do gráfico e o eixo do
deslocamento.
WF 
26  12
2
 WF  156 J.
Resposta da questão 3:
[C]
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Para atingir o ponto C, tem que passar pelo ponto B.
Tratando-se de um sistema conservativo, pela conservação da energia mecânica:
A
B
EMec
 EMec

m V02
 m g hB  V0  2 g hB  2 10 16,2   324 
2
V0  18 m / s.
Obs: rigorosamente, V0 > 18 m/s.
Resposta da questão 4:
[B]
Dados: m = 2 kg; K = 200 N/m; v = 1 m/s; h = 4 m.
O sistema é conservativo. Então:
A
B
EMec
 EMec
x
81
100

K x2
m v2
m g h
2
2

2 1
200 x 2
 2 10  4  
2
2
2

 x  0,9 m.
Ignorando a resposta negativa:
x = 90,0 cm.
Resposta da questão 5:
[D]
Pela conservação da Energia Mecânica:
EMec0  EMec A
 m g h
m v2
2
 v  2 g h  2 10  5  
v  10 m / s.
Resposta da questão 6:
[D]
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EP  mgh  1,2  104  10  25  3  106 J.
Resposta da questão 7:
[D]
A expressão da energia potencial é: EPot = m g h. Se ele está subindo, a altura está
aumentando, portanto, o centro de massa do corpo do Arlindo está ganhando energia
potencial.
Resposta da questão 8:
[A]
A área sombreada abaixo é numericamente igual ao trabalho da força elástica.
W
80  40
x2  120J .
2
Resposta da questão 9:
P
W
200x4200
84x104
 500 
 Δt 
 1680s
Δt
Δt
500
V
ΔS
ΔS
 1,5 
 ΔS  2,52km .
Δt
1680
Resposta da questão 10:
[C]
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Tratando-se de um sistema conservativo, a energia mecânica inicial, no lançamento, é
igual à energia mecânica no ponto mais alto, que é o mesmo para as três trajetórias.
Portanto, a energia potencial também é a mesma. Assim, fica na dependência da
energia cinética. A partir do ponto mais alto, a trajetória de maior alcance horizontal é
a III, portanto, a de maior velocidade horizontal e, consequentemente, a de maior
energia cinética. Assim, a trajetória III é a que apresenta maior energia mecânica no
ponto mais alto, logo, maior energia mecânica no lançamento.
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