Lista de Exercícios Resolvidos - Trabalho e Energia Cinética - Mecânica Clássica UFERSA

Universidade Federal Rural do SemiÁrido UFERSA Departamento de Ciências Naturais Matemática e Estatística DCME Mecânica Clássica 20232 Professora Luciana Nunes EXERCÍCIOS PROPOSTOS TRABALHO E ENERGIA CINÉTICA 1 Usando um cabo com tensão de 1350 N um caminhãoreboque puxa um carro por 50 km ao longo de uma estrada horizontal a Qual o trabalho realizado pelo cabo sobre o carro se ele o puxa horizontalmente E se o cabo puxar a um ângulo de 350o acima da horizontal b Qual o trabalho realizado pelo cabo sobre o caminhãoreboque em ambos os casos do item a c Qual o trabalho realizado pela gravidade sobre o carro no item a 2 Um trabalhador de uma fábrica exerce uma força horizontal para empurrar um engradado de 300 kg ao longo de um piso plano por uma distância de 45 m O coeficiente de atrito cinético entre o engradado e o piso é igual a 025 a Qual o módulo da força aplicada pelo trabalhador b Qual o trabalho realizado por essa força sobre o engradado c Qual o trabalho realizado pelo atrito sobre o engradado d Qual o trabalho realizado sobre o engradado pela força normal E pela força da gravidade e Qual o trabalho total realizado sobre o engradado 3 Dois rebocadores puxam um navio petroleiro Cada rebocador exerce uma força constante de 180 106 N um a 14º no sentido norte para oeste e outro a 14 na direção norte para leste e o petroleiro é puxado até uma distância de 075 km do sul para o norte Qual é o trabalho total realizado sobre o petroleiro 4 Dois blocos estão ligados por um fio muito leve que passa por uma polia sem massa e sem atrito figura Deslocandose com velocidade escalar constante o bloco de 200 N se move 750 cm da esquerda para a direita e o bloco de 120 N move se 750 cm de cima para baixo Nesse processo qual é o trabalho realizado a sobre o bloco de 120 N pela i gravidade e ii tensão no fio b Sobre o bloco de 200 N i pela gravidade ii pela tensão no fio iii pelo atrito e iv pela força normal c Calcule o trabalho total realizado sobre cada bloco 5 Um pacote de 120 kg em uma sala de distribuição de encomendas desliza por 200 m rampa abaixo inclinada em 530o abaixo do plano horizontal O coeficiente de atrito cinético entre o pacote e a superfície da rampa é 040 Calcule o trabalho realizado sobre Universidade Federal Rural do SemiÁrido UFERSA Departamento de Ciências Naturais Matemática e Estatística DCME Mecânica Clássica 20232 Professora Luciana Nunes o pacote por a atrito b gravidade e c a força normal d Qual é o trabalho resultante realizado sobre o pacote 6 Um monitor de computador embalado pesando 100 kg é arrastado com atrito 550 m para cima ao longo de uma esteira transportadora inclinada a um ângulo de 369o acima da horizontal Se a velocidade do monitor for de 210 cms constantes qual trabalho é realizado sobre o monitor a pelo atrito b pela gravidade e c pela força normal da esteira transportadora 7 Um engradado grande encontrase sobre o piso de um depósito Paulo e Beto aplicam forças horizontais constantes sobre o engradado A força aplicada por Paulo tem módulo 480 N no sentido 610o do oeste para o sul Qual é o trabalho realizado pela força de Paulo durante um deslocamento do engradado por 120 m a 220o no sentido do norte para o leste 8 Guepardos adultos os mais rápidos dos grandes felinos possuem uma massa de aproximadamente 70 kg e costumam correr a 32 ms a Quantos joules de energia cinética esse guepardo ligeiro possui b Por qual fator sua energia cinética variaria se sua velocidade fosse dobrada 9 Use o teorema do trabalhoenergia para resolver os problemas a seguir Você pode usar as leis de Newton para conferir suas respostas Despreze a resistência do ar em todos os casos a Um galho cai do topo de uma árvore de 950 m de altura partindo do repouso Qual é sua velocidade ao atingir o solo b Um vulcão ejeta uma rocha diretamente de baixo para cima a 525 m no ar Qual é a velocidade da rocha no instante em que saiu do vulcão 10 Use o teorema do trabalhoenergia para resolver os problemas a seguir Você pode usar as leis de Newton para conferir suas respostas a Uma esquiadora que se move a 50 ms encontra um longo trecho horizontal áspero de neve com coeficiente de atrito cinético de 0220 com seu esqui Qual distância ela percorre nesse trecho antes de parar b Suponha que o trecho áspero do item a tenha apenas 290 m de comprimento Qual era a velocidade da esquiadora quando ela chegou ao final do trecho c Na base de uma colina coberta de neve e sem atrito que se ergue a 250o acima da horizontal um tobogã possui velocidade escalar de 120 ms em direção à colina Que altura vertical acima da base ela atinge antes de parar Universidade Federal Rural do SemiÁrido UFERSA Departamento de Ciências Naturais Matemática e Estatística DCME Mecânica Clássica 20232 Professora Luciana Nunes 11 Um pacote contendo 12 latas de refrigerante com massa de 430 kg está inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal A seguir ele é empurrado 120 m em linha reta por um cão treinado que exerce uma força constante de módulo igual a 360 N Use o teorema do trabalhoenergia para achar a velocidade final do pacote se a não existe atrito entre o pacote e a superfície b o coeficiente de atrito cinético entre o pacote e a superfície é igual a 030 12 Uma bola de futebol de massa igual a 0420 kg está se movendo inicialmente com velocidade de 200 ms Um jogador chuta a bola exercendo uma força constante de módulo 400 N na mesma direção do movimento da bola Por que distância o pé do jogador deverá estar em contato com a bola para aumentar sua velocidade para 600 ms 13 É necessário realizar um trabalho de 120 J para esticar 30 cm uma mola a partir de seu comprimento sem deformação a Qual é a constante de força dessa mola b Qual é o módulo de força necessário para alongar a mola em 30 cm a partir de seu comprimento sem deformação c Calcule o trabalho necessário para esticar 40 cm essa mola a partir de seu comprimento sem deformação e qual força é necessária para comprimila nessa distância 14 Três massas idênticas de 850 kg são penduradas por três molas idênticas figura Cada mola tem uma constante de força de 780 kNm e tinha 120 cm de extensão antes que qualquer massa estivesse presa a ela aDesenhe um diagrama de corpo livre de cada massa b Qual é a distância de cada mola quando pendurada conforme mostrado Dica primeiro isole apenas a massa inferior Depois trate as duas massas inferiores como um sistema Por fim trate todas as três massas como um sistema 15 Uma menina aplica uma força paralela ao eixo x sobre um trenó de 100 kg que se desloca sobre a superfície congelada de um pequeno lago À medida que ela controla a velocidade do trenó o componente x da força que ela aplica varia com a coordenada x do modo indicado na figura Calcule o trabalho realizado pela força quando o trenó se desloca a de 𝑥 0 a 𝑥 80 𝑚 b de 𝑥 80 𝑚 a 𝑥 120 𝑚 c de 𝑥 0 a 𝑥 120 𝑚 Universidade Federal Rural do SemiÁrido UFERSA Departamento de Ciências Naturais Matemática e Estatística DCME Mecânica Clássica 20232 Professora Luciana Nunes 16 Uma mola com força constante de 3000 Nm e comprimento não esticado de 0240 m é esticada por duas forças puxando em direções opostas nas extremidades opostas da mola que aumentam para 150 N A que distância a mola estará agora e qual foi o trabalho necessário para esticála até essa distância 17 Uma caixa de 60 kg que se move a 30 ms sobre uma superfície horizontal sem atrito colide com uma mola leve com constante de força de 75 Ncm Use o teorema do trabalho energia para calcular a compressão máxima da mola 18 Quantos joules de energia uma lâmpada de 100 watts consome por hora Qual é a velocidade com que uma pessoa de 70 kg teria de correr para produzir esse valor de energia cinética 19 Você deve caminhar ou correr Da sua casa até o laboratório de física são 50 km Como parte de seu programa de educação física você poderia correr por essa distância a 10 kmh que consome energia por volta de 700 W ou então poderia caminhar sem pressa a 30 kmh consumindo uma energia de 290 W Qual escolha queimaria mais energia e quanta energia em joules isso queimaria Por que o exercício mais intenso queima menos energia que o menos intenso 20 Em 27 de dezembro de 2004 astrônomos observaram o maior clarão de luz jamais registrado fora do sistema solar proveniente da estrela de nêutron altamente magnética SGR 180620 um magnetar Em 020 s essa estrela liberou a mesma energia que o Sol em 250000 anos Se P é a potência média do Sol qual é a potência média em termos de P desse magnetar 21 Uma pedra de 200 kg está deslizando sobre uma superfície horizontal áspera a 80 ms e eventualmente para em função do atrito O coeficiente de atrito cinético entre a pedra e a superfície é 0200 Que potência média é produzida pelo atrito até que a pedra pare 22 Trabalhando como um cavalo Seu trabalho é colocar em um caminhão engradados de 300 kg elevandoos a 090 m do chão até o caminhão a Quantos engradados você coloca no caminhão em um minuto supondo que sua potência média seja igual a 050 hp b E para uma potência média de 100 W