FISA LISTA 18 cap 7 Trabalho e Energia cinética

Universidade Federal do Paraná - UTFPR
Disciplina de Física I
Prof. Nelson Elias
23ª Lista de Exercícios: Cap.7 Trabalho e Energia Cinética
Aluno: ___________________________ Turma: _______ Data: ______/_____/________.
1) Um bloco de massa de 6,0 kg inicialmente em repouso é puxado para a direita por uma força horizontal constante
com módulo F = 12 N. Conforme a figura. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície é de 0,150.
Encontre a velocidade do bloco após ele ter se deslocado por 3,0 m.
Resp. v = 1,78 m/s
2) Um objeto de 102kg está inicialmente movendo-se em linha reta na horizontal, com uma
velocidade de 53m/s . Se ele sofre uma desaceleração de 2m/s2 até ficar imóvel:
a) Qual a intensidade da força utilizada? Resp. FR = 204 N
b) Qual a distância que o objeto percorreu antes de parar? Resp. Δx = 702,25 m
c) Qual o trabalho realizado pela força de desaceleração? W = -143.259 J
3) Uma bala de 25 g, com uma velocidade horizontal de 550 m/s, chega ao repouso após penetrar 15 cm
em uma parede sólida. a) qual a variação da sua energia cinética. b) que intensidade da força média
exercida pela parede leva a bala ao repouso? Resp. a) ΔK = - 3.781,25 J e b) F = 25.208,3 N.
4) Um foguete leva 16 kg de equipamentos à 75 km de altura da superfície terrestre.
Sabendo-se que a aceleração da gravidade varia com a altitude segundo a expressão
-6
g = 9,807 - 3,32.10 z, onde z é a altitude. a) Determine o mínimo trabalho realizado pelo
foguete para colocar os equipamentos na posição final.
b) determine g em Curitiba z = 934 m. Resp. a) W = 1,16.107 J
v0 = 550 m/s
5) Uma força única age sobre um corpo que está se movendo em linha reta.
A figura a seguir mostra o gráfico da velocidade em função do tempo para
esse corpo. Determine o sinal (positivo ou negativo) do trabalho realizado
pela força sobre o corpo nos intervalos AB , BC, CD e DE
Resp. WAB >0 , WBC = 0, WCD <0 e WDE>0.
6) Uma arca de 50kg é empurrada por uma distância de 6m , com velocidade constante,
numa rampa com inclinação de 30º por uma força horizontal constante. O coeficiente de atrito cinético entre a arca e a
rampa é 0,20 . a) Calcule o trabalho realizado pela força aplicada. b) Calcule o trabalho realizado pelo peso da arca.
c) Calcule o trabalho realizado pela força de atrito. Resp. WF =1.979,22 J, WP = - 1.470 J e Wfa = - 509,22 J.
7) Uma força Fx varia co x conforme a figura abaixo. Calcular o trabalho feito pela força sobre o corpo que se desloca,
sob a sua ação, de x = 0 até x = 6 m.
Resp. W = 25 J.
8) O gráfico a seguir é uma reta e representa a variação da força resultante que atua em um corpo de 1,2 kg em função
do deslocamento. Sabe-se que a velocidade na posição x = 2 m é de 4 m/s. Qual é a velocidade do corpo na posição
x = 4 m? Resp. v = 6 m/s
9) A única força atuante em um corpo de 2,0 kg enquanto ele se move ao longo do sentido positivo do eixo x é dada
por F(x) = (2x + 3x2 ) N , onde x está em metros e F(x) em newtons a velocidade do corpo em x = 2,0 m é de 6 m/s.
a) qual o trabalho realizado por esta força durante o deslocamento entre x = 2 m e x = 4 m ?
b) qual a velocidade do corpo em x = 4,0 m ?
Resp. a) W = 68 J e b) v = 10,2 m/s.
10) Um corpo de 4 kg está pousado numa mesa sem atrito e preso a uma mola horizontal que exerce uma força dada
pela lei de Hooke F = =-k x i com k = 400 N/m com x em metros medido a partir da posição de equilíbrio da mola.
Originalmente, a mola está comprimida com o corpo em x1 = -5 cm
(conforme figura). Calcular (a) o trabalho feito pela mola sobre o corpo no
deslocamento de x1 = - 5 cm até a posição de equilíbrio x2 = 0.
(b) a velocidade do corpo em x2 = 0.
Resp. a) W = 0,5 J e b) v2 = 0,5 m/s.
11) Um bloco de 5,0 kg se move em linha reta numa superfície horizontal sem atrito sob a influência de uma força que
varia com a posição da forma indicada na figura abaixo. Qual o trabalho executado pela força quando o bloco se desloca
da origem até a posição x = 8 m.
Resp. W = 10 J
12
Força (N)
Força (N)
5
0
-5
-10
0
2
4
6
8
Posição (m) exercício 5)
8
4
0
1
2
3
4
5
Posição (m) exercício 6)
12) (a) Estime o trabalho realizado pela força indicada no gráfico abaixo ao deslocar a partícula de x = 1,0 m até x = 3,0
m. Refine seu método para chegar mais perto possível da resposta exata, que é 6 J. b) A curva é dada analiticamente por
Resp. b) W = 6 J
F = a/x2, onde a = 9,0 N.m2. Calcule o trabalho por integração.
13) Um vagão de carga de 6.000 kg rola ao longo dos trilhos com atrito desprezível. O vagão é parado por uma
combinação de duas molas em espiral como ilustrado pela figura. As duas molas obedecem à lei de Hooke com
k1 = 1.600 N/m e k2 = 3.400 N/m. Após a primeira mola ser comprimida por uma distância de 30 cm, a segunda mola
age juntamente com a primeira para aumentar a força quando uma compressão adicional ocorre, como mostrado no
gráfico abaixo. Se o vagão for parado 50 cm após o primeiro contato com o sistema de duas molas, encontre a
velocidade inicial do vagão.
Resp. v0 = 0,299 m/s.