Lista de exercícios: 08

Universidade Estadual de Maringá
Central de Estágios
Lista de exercícios: 08
Curso: Engenharia Agrícola
Disciplina: Física I
1. Um próton (massa 𝑚 = 1,67 × 10−27 kg) está sendo
acelerado em linha reta a 3,6 × 1015 m/s 2 em um
acelerador de partículas. Se o próton tem uma
velocidade inicial de 2,4 × 107 m/s e se desloca
3,5 cm, determine (𝑎) a velocidade e (𝑏) o aumento
em sua energia cinética.
realizado pela força da corda sobre o bloco, (𝑏) o
trabalho realizado pela força gravitacional sobre o
bloco, (𝑐) a energia cinética do bloco e (𝑑) a
velocidade do bloco.
5. A figura mostra a força elástica 𝐹𝑥 em função da
posição 𝑥 para o sistema massa-mola. A escala
vertical do gráfico é definida por 𝐹𝑠 = 160,0 N.
Puxamos o bloco até 𝑥 = 12 cm e o liberamos. Qual
é o trabalho realizado pela mola sobre o bloco
enquanto se desloca de 𝑥𝑖 = +8,0 cm para (𝑎) 𝑥 =
5,0 cm, (𝑏) 𝑥 = −5,0 cm, (𝑐) 𝑥 = −8,0 cm e (𝑑) 𝑥 =
−10,0 cm?
2. A única força que age sobre uma lata de 2,0 kg que
está se movendo em um plano 𝑥𝑦 tem um módulo
de 5,0 N. Inicialmente, a lata tem uma velocidade de
4,0 m/s no sentido positivo do eixo 𝑥; em um
instante posterior, a velocidade passa a ser 6,0 m/s
no sentido positivo do eixo 𝑦. Qual é o trabalho
realizado sobre a lata pela força de 5,0 N nesse
intervalo de tempo?
3. A figura 1 mostra três forças aplicadas a um baú que
se desloca 3,00 m para a esquerda sobre um piso sem
atrito. Os módulos das forças são 𝐹1 5,00 N, 𝐹2 =
9,00 N, e 𝐹3 = 3,00 N; o ângulo indicado é 60,0∘ .
Nesse deslocamento, (𝑎) qual é o trabalho total
realizado sobre o baú pelas três forças e (𝑏) a energia
cinética do baú aumenta ou diminui?
Figura 2. Problema 5.
6. Uma força 𝐹⃗ = (𝑐𝑥 − 3,00𝑥 2 ) î age sobre uma
partícula enquanto a partícula se desloca ao longo de
um eixo 𝑥, com 𝐹⃗ em newtons, 𝑥 em metros e 𝑐 uma
constante. Em 𝑥 = 0, a energia cinética da partícula é
20,0 J; em 𝑥 = 3,00 m, é 11,0 J. Determine o valor de
𝑐.
7. Uma máquina transporta um pacote de 4,0 kg de
uma posição inicial 𝑑⃗𝑖 = (0,50 m)î + (0,75 m)𝑗̂ +
(0,20 m)𝑘̂ em 𝑡 = 0 até uma posição final 𝑑⃗𝑓 =
(7,50 m)î + (12,0 m)𝑗̂ + (7,20 m)𝑘̂ em 𝑡 = 12 s. A
Figura 1. Problema 3.
4. Uma corda é usada para baixar verticalmente um
força constante aplicada pela máquina ao pacote é
𝐹⃗ = (2,00 N)𝑖̂ + (4,00 N)𝑗̂ + (6,00 N)𝑘̂ . Para esse
deslocamento, determine (𝑎) o trabalho realizado
pela força da máquina sobre o pacote e (𝑏) a potência
média dessa força.
bloco de massa 𝑀, inicialmente em repouso, com
uma aceleração constante para baixo de 𝑔/4. Após o
bloco descer uma distância 𝑑, (𝑎) o trabalho
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8. Um bloco de 250 g é deixado cair em uma mola
vertical, inicialmente relaxada, com uma constante
elástica 𝑘 = 2,5 N/cm (fig. 3). O bloco fica acoplado à
mola, comprimindo-a em 12 cm até parar
momentaneamente. Nessa compressão, que trabalho
é realizado sobre o bloco (𝑎) pela força gravitacional
e (𝑏) pela força elástica? (𝑐) Qual é a velocidade do
bloco imediatamente antes de se chocar com a mola?
(𝑑) Se a velocidade no momento do impacto é
duplicada, qual é a compressão máxima da mola?
Figura 4. Problema 9.
Figura 3. Problema 8.
9. Um caixote de 230 kg está pendurado na
extremidade de uma corda de comprimento 𝐿 =
12,0 m. Você puxa o caixote horizontalmente com
uma força variável 𝐹⃗ , deslocando-o para o lado de
uma distância 𝑑 = 4,00 m (fig. 4.). (𝑎) Qual é o
módulo de 𝐹⃗ quando o caixote está na posição final?
Neste deslocamento, quais são (𝑏) o trabalho
realizado sobre o caixote, (𝑐) o trabalho realizado
pela força gravitacional sobre o caixote e (𝑑) o
trabalho realizado pela corda sobre o caixote? (𝑒)
Sabendo que o caixote está em repouso antes e
depois do deslocamento, use as respostas dos itens
(𝑏), (𝑐) e (𝑑) para determinar o trabalho que sua
força 𝐹⃗ realiza sobre o caixote. (𝑓) Porque o trabalho
da sua força não é igual ao produto do deslocamento
horizontal pela resposta do item (𝑎)?
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