Lista de exercicios 1

Trabalho de uma força
Questão 01
Um bloco de massa m desce escorregando por uma rampa inclinada, inicialmente com velocidade
v, até atingir a base inferior da rampa com velocidade 2v, como mostra a figura.
!
Sabendo que não há força de atrito e nem resistência do ar atuando no bloco durante a descida, o
trabalho realizado pela força peso neste movimento, em função de m e v, é
a) !
b) !
c) 2 mv2
d) !
e) 3 mv2
Questão 02
Músculos artificiais feitos de nanotubos de carbono embebidos em cera de parafina podem
suportar até duzentas vezes mais peso que um músculo natural do mesmo tamanho. Considere
uma fibra de músculo artificial de 1 mm de comprimento, suspensa verticalmente por uma de suas
extremidades e com uma massa de 50 gramas pendurada, em repouso, em sua outra extremidade.
O trabalho realizado pela fibra sobre a massa, ao se contrair 10%, erguendo a massa até uma nova
posição de repouso, é
a) 5 x 10–3 J.
b) 5 x 10–4 J.
c) 5 x 10–5 J.
d) 5 x 10–6 J.
Se necessário, utilize g = 10 m/s2.
Questão 03
Qual o trabalho executado pela força de atrito entre o pneu e o solo para parar um carro de massa
m = 1.000 kg, inicialmente a v = 72 km/h, sabendo que os pneus travam no instante da frenagem,
deixando de girar, e o carro desliza durante todo o tempo de frenagem?
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Trabalho de uma força
a)
b)
c)
d)
3,6 x 104 J.
2,0 x 105 J.
4,0 x 105 J.
2,6 x 106 J.
Questão 04
A Figura a seguir ilustra um paralelepípedo reto-retângulo associado a um sistema de eixos
ortogonais no IR3 de tal modo que um de seus vértices está na origem. As arestas do
paralelepípedo são dadas em metros.
!
Um objeto se desloca do vértice P até o vértice Q, em linha reta, devido à ação de forças que nele
atuam. Uma dessas forças é Fz que tem a direção e o sentido do eixo z e intensidade igual a 3
newtons.
O trabalho realizado pela força Fz, em N⋅m, ao longo desse deslocamento, é
a) !
b) !
c) !
d) 2
e) 3
Questão 05
Um corpo de massa m desliza sobre um plano horizontal com velocidade constante. Sabendo que
existe uma força de atrito cujo coeficiente de atrito é μ = 0,5 entre o corpo e o plano e após ter
percorrido uma distância de 20m, o trabalho da força de atrito foi de W= –2000J. Considerando
que g = 10m/s2, podemos afirmar que a massa m em quilogramas do corpo é de
a)
b)
c)
d)
50
200
20
25
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Trabalho de uma força
e) 40
Questão 06
Um corpo de massa 0,30 kg é lançado verticalmente para cima com velocidade de 40 m/s. Adotase para a aceleração da gravidade g = 10 m/s2. A altura máxima atingida pelo corpo é de 60 m
acima do ponto de lançamento.
Pode-se afirmar corretamente que, no movimento de subida do corpo, o trabalho da força de
resistência do ar vale em joules
a)
b)
c)
d)
e)
–60.
90.
–120.
180.
–240.
Questão 07
O trecho “Te dou um tiro!” indica a possibilidade de uso de arma de fogo. No estudo balístico,
temos a análise do poder de impacto de projéteis com alvos e dos danos causados por esse
impacto. Para se analisar os efeitos de impactos, pode-se usar diferentes projéteis e diferentes
alvos. Para se determinar a velocidade no momento de impacto, um projétil de 25 gramas é
disparado horizontalmente contra um bloco cúbico de argila de 10 kg de massa, que está fixo num
determinado local. Sabe-se que o projétil chega ao repouso após penetrar 15 cm no bloco de argila
e que a força média que a argila exerce sobre o projétil é de 3 104 N. Considerando-se que o
bloco de argila permaneça em repouso, a velocidade do projétil no momento do impacto com o
bloco tem o valor de (marque a alternativa correta):
a)
b)
c)
d)
30 m/s.
190 m/s.
430 m/s.
600 m/s.
Questão 08
Uma pessoa, com 80 kg de massa, gasta para realizar determinada atividade física a mesma
quantidade de energia que gastaria se subisse diversos degraus de uma escada, equivalente a uma
distância de 450 m na vertical, com velocidade constante, num local onde g = 10 m/s2.
A tabela a seguir mostra a quantidade de energia, em joules, contida em porções de massas iguais
de alguns alimentos.
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Trabalho de uma força
!
Considerando que o rendimento mecânico do corpo humano seja da ordem de 25%, ou seja, que
um quarto da energia química ingerida na forma de alimentos seja utilizada para realizar um
trabalho mecânico externo por meio da contração e expansão de músculos, para repor exatamente
a quantidade de energia gasta por essa pessoa em sua atividade física, ela deverá ingerir 4 porções
de
a)
b)
c)
d)
e)
castanha de caju.
batata frita.
chocolate.
pizza de mussarela.
espaguete.
Questão 09
Uma massa m se desloca em linha reta do ponto A ao ponto B, retornando em seguida ao ponto de
partida. Sobre ela atuam três forças: uma de atrito, com módulo constante; outra, com módulo,
direção e sentido constantes; e uma terceira não especificada. Sobre o trabalho realizado pelas
duas primeiras forças entre os pontos inicial e final da trajetória, pode-se afirmar corretamente que
é
a)
b)
c)
d)
nulo para a força de atrito e não nulo para a outra força.
não nulo para a força de atrito e nulo para a outra força.
nulo para as duas forças.
não nulo para as duas forças.
Questão 10
Um bloco com massa 8kg desce uma rampa de 5,0 m de comprimento e 3m de altura, conforme a
figura abaixo. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a rampa é 0,4 e a aceleração da
gravidade é 10m/s2. O trabalho realizado sobre o bloco pela força resultante, em joules, é:
!
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Trabalho de uma força
a)
b)
c)
d)
e)
112
120
256
480
510
Questão 11
Um corpo pode descer de uma dada altura até o solo por três caminhos diferentes, conforme figura
a seguir
!
Assinale a afirmativa CORRETA.
a) O trabalho realizado pelo peso é maior em (3).
b) O trabalho do peso na descida é negativo em qualquer dos casos.
c) A variação da energia potencial gravitacional tem um valor negativo e diferente para cada
uma das trajetórias.
d) O trabalho realizado pelo peso é o mesmo em qualquer das trajetórias.
Questão 12
Um objeto de massa m, que pode ser tratado como uma partícula, percorre uma trajetória retilínea,
e sua velocidade varia no tempo de acordo com a função cujo gráfico está descrito na Figura
abaixo.
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Trabalho de uma força
Considere os três instantes assinalados na Figura: o instante t0, no qual a velocidade do objeto vale
v0, o instante t1, no qual a velocidade vale –v0, e o instante t2, para o qual a velocidade do objeto
continua valendo –v0.
Os trabalhos realizados pela força resultante sobre o objeto entre os instantes t0 e t1 (W1), e entre
os instantes t1 e t2 (W2), valem
a)
b)
c)
d)
e)
W1 < 0 e W2 < 0
W1 > 0 e W2 < 0
W1 = 0 e W2 = 0
W1 > 0 e W2 = 0
W1 = 0 e W2 < 0
Questão 13
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Teoricamente, a energia é uma grandeza escalar associada ao estado de um ou mais objetos,
enquanto trabalho é a energia transferida para um objeto ou de um objeto através de uma força que
age sobre o objeto.
Admitindo-se um bloco de massa m = 23,0kg, inicialmente na origem e em repouso, que passa a
estar sujeito a uma força horizontal que varia com a posição, de acordo com o diagrama, concluise que a velocidade do bloco, após ter sido deslocado uma distância de 8,0m, em m/s, é igual a
a)
b)
c)
d)
e)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Questão 14
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.
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Trabalho de uma força
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Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a:
a)
b)
c)
d)
117
130
143
156
GABARITO:
1) Gab: B
2) Gab: C
3) Gab: B
4) Gab: E
5) Gab: C
6) Gab: A
7) Gab: D
8) Gab: E
9) Gab: B
10) Gab: A
11) Gab: D
12) Gab: C
13) Gab: D
14) Gab: D
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