08 exercicios conservacao de energia

Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Campus - Campo Mourão
Prof. Ms. Oscar Rodrigues dos Santos
Física 1 – lista 08–Conservação da Energia
1. Um ciclista que está viajando a 10m/s em uma estrada horizontal pára de pedalar
quando começa a subir uma ladeira inclinada de 300 com a horizontal. Ignorando as
força de atrito, qual é à distância na ladeira que ela percorre antes de parar?
2. Um bloco de 3kg desliza sobre uma superfície horizontal sem atrito com uma
velocidade de 7m/s. Após escorregar uma distância de 2m, o bloco passa por uma suave
transição para uma rampa sem atrito inclinada de 400 com a horizontal. Qual a distância
percorrida pelo bloco subindo a rampa antes de atingir o repouso momentâneo?
3. Um projétil de 15g é disparado a partir de uma arma de mola que tem uma constante
de força de 600N/m. A mola pode ser comprimida de 5cm. Que altura o projétil alcança
se a arma é disparada na vertical?
4. Uma criança com massa de 16kg brinca no balanço de uma praça movendo-se a uma
velocidade de 3,4m/s quando o balanço de 6m está em sua posição mais baixa. Qual é o
ângulo que o balanço terá com a vertical quando o mesmo estiver em sua posição mais
alta?
5. Um bloco de 2,4kg está caindo sobre uma mola que tem constante elástica de
3955N/m a partir de uma altura de 5,0m. Quando o bloco está momentaneamente em
repouso, a mola terá sido comprimida de 25cm. Calcule a velocidade do bloco quando a
mola está comprimida de 15cm.
6. Um carro de montanha-russa com massa de 1500kg parte de
uma altura de 23m acima da base de um looping de 15m de
diâmetro. Se o atrito é desprezível, Qual a força para baixo do
trilho no carro quando ele está no topo de looping?
7. Um pêndulo consiste em uma massa de 2kg ligada a uma
corda leve com comprimento de 3m. A massa recebe um
impacto horizontal de forma a ter uma velocidade inicial de 4,5m/s. Para o ponto no
qual a corda faz um ângulo de 300 com a vertical, calcule (a) a velocidade do pêndulo,
(b) a energia potencial, (c) a tração na corda. (d) Qual é o ângulo da corda com a
vertical quando a massa atinge sua maior altura?
8. Um estudante de engenharia com 80kg sobe uma montanha de 120m de altura. (a)
Qual é o acréscimo na energia potencial gravitacional do estudante? (b) Qual a origem
desta energia? (c) O corpo do estudante tem uma eficiência de 20%, isto é, para cada
20J que ele converte em energia mecânica são gastos 100J de energia química, com 80J
transformando em energia térmica. Quanta energia química é gasta pelo estudante
durante a subida?
9. Um trenó de 8kg está inicialmente em repouso em uma trilha horizontal. O
coeficiente de atrito dinâmico entre o trenó e a trilha é 0,4. O trenó é empurrado por
uma distância de 3m por uma força de 40N aplicada no trenó a um ângulo de 30 o acima
da horizontal. (a) Calcule o trabalho realizado pela força aplicada no trenó. (b) Calcule a
energia dissipada pelo atrito. (c) A variação da energia cinética do trenó. (d) Calcule a
velocidade do trenó após ele ter percorrido os 3m.
10. Uma caixa de 2,4kg tem uma velocidade inicial de 3,8m/s ao subir em uma rampa
inclinada de 37o com a horizontal. O coeficiente de atrito dinâmico entre a caixa e a
rampa é de 0,30. Que distância ao longo do plano a caixa percorrerá? Qual será sua
velocidade ao passar pelo seu ponto de partida descendo a rampa, após ter atingido o
repouso
11. Na Fig. 5.15, um bloco desliza ao longo de uma pista que desce uma altura h. a pista
possui atrito desprezível, com exceção da seção mais baixa. Nesta seção, o bloco desliza
e chega ao repouso em certa distância D por causa do atrito. (a) Se diminuirmos h, o
bloco agora irá deslizar e chegar ao repouso em uma distância que é maior, menor ou
igual a D? (b) Se, em vez disso, aumentarmos a massa do bloco, a distancia de parada
será agora maior, menor ou igual a D?
Fig. 5.15
12. Na Fig. 5.16, um bloco desliza de A para C ao longo de uma rampa sem atrito, e
depois passa pela região horizontal CD, onde uma força de atrito atua sobre ele. A
energia cinética do bloco está aumentando, diminuindo ou se mantendo constante (a) na
região AB, (b) na região BC e (c) na região CD? (d) A energia mecânica do bloco está
aumentando, diminuindo ou permanecendo constante nessas regiões?
Fig. 5.16
13. Na Fig. 5.17, um carro de montanha-russa de massa m chega sem atrito ao alto da
primeira elevação com uma velocidade v 0 . Quanto trabalho a força gravitacional realiza
sobre ele desse ponto até (a) o ponto A, (b) o ponto B e (c) o ponto C? Se a energia
potencial gravitacional do sistema carro-Terra for tomada como nula no ponto C, qual
será o seu valor quando o carro estiver (d) no ponto B e (e) no ponto A? (f) Se a massa
m fosse duplicada, a variação da energia potencial gravitacional do sistema entre os
pontos A e B aumentaria, diminuiria ou permaneceria a mesma?
Fig. 5.17
14. Um menino está sentado no alto de um monte hemisférico de gelo (Fig. 5.18). Ele
recebe um empurrão bem leve e começa a deslizar no gelo. Mostre que ele perde
contato com o gelo em um ponto cuja altura é 2R/3 se o gelo não tiver atrito. (Dica: A
força normal se anula quando ele deixa de ter contato com o gelo).
15. Na Fig. 5.18, um bloco desliza ao longo de uma pista indo de certo nível para um
nível mais elevado, atravessando um vale intermediário. A pista possui atrito
desprezível até que o bloco atinja o nível mais alto. Daí por diante, uma força de atrito
faz com que o bloco pare em uma distancia d. Ache d sabendo que a velocidade inicial
do bloco v 0 é igual a 6,0 m/s, que a diferença de alturas h é igual a 1,1 m e que o
coeficiente de atrito cinético  é igual a 0,60. (d=1,16m)
Respostas: 1) 97m; 2) 3,89m; 3) 5,05m; 4) 25,60; 5)? 6)1,7x104N; 7)?; 8) 29,2kJ,
energia química, 471kJ; 8)104J, 70,2J, 33,8J, 2,91m/s; 9) 0,875m, 2,49m/s