Gabarito_Física_Módulo13_9ano

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Capacidade máxima em elevadores
Sempre que entramos em um elevador, é importante observar o aviso 
de sua capacidade máxima, normalmente expressa em quilogramas ou em 
número de pessoas. Essa restrição está relacionada à potência que o motor 
do elevador consegue desenvolver.
Para fazer subir um elevador, o motor precisa exercer uma força igual 
ou superior ao peso do elevador somado ao peso dos passageiros em seu 
interior. 
Questão de segurança
Se o limite de pessoas ou de peso que está indicado for ultrapassado, o 
motor do elevador pode ser danificado, falhar e causar acidentes. Para que 
o motor continue desenvolvendo a mesma potência em uma nova condição 
de carga (ou seja, se o peso aumentar), que medidas podem ser tomadas 
para que o elevador continue funcionando?
F
3 metros
Posição
inicial
Posição
final
F
Cheio!
O cavalo-vapor (cv)
Embora a unidade de potência no Sistema Internacional de Unidades seja o watt (W), em muitas situações co-
tidianas (principalmente nas especificações de automóveis) utilizamos a unidade cavalo-vapor (cv) para expressar 
a potência. 
Isso decorre do fato de que, historicamente, as primeiras máquinas desenvolvidas eram vendidas de acordo 
com sua potência. Para que essa unidade fosse mais bem entendida à época, a potência estava associada ao 
tempo que um cavalo demorava para elevar uma certa carga. Hoje considera-se que 1 cavalo-vapor corresponde 
a aproximadamente 736 watts.
GOTAS DE SABER
SITUAÇÃO-PROBLEMA
Figura 9. Elevador chega lotado em um andar.
1 Um bloco de massa 8 kg é pressionado contra uma 
parede por uma força de 100 N.
PRATICANDO O APRENDIZADO
Qual é o valor do trabalho realizado por essa força?
O trabalho é nulo.
2 Uma mala de 20 kg é arrastada ao longo de uma superfície 
horizontal por meio da aplicação de uma força de 50 N.
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Calcule, em joules, o trabalho realizado por essa força.
W 5 150 J
3 Considere uma situação em que um bloco de peso 50 N 
é içado até uma altura de 8 m.
a) O trabalho realizado pela força peso é motor ou 
resistente?
Resistente.
b) Calcule o trabalho realizado pela força peso, consi-
derando que no local a aceleração da gravidade vale 
10 m/s2.
W 5 2400 J
4 Um bloco de 3 kg se desloca, com velocidade constante, 
ao longo de uma superfície horizontal por uma distância 
de 2 m, em um local onde a aceleração da gravidade 
vale 10 m/s2.
Na figura estão representadas as forças peso P
r
, normal 
N
r
 e a força F
r
, que puxa o bloco. Também há uma força 
de atrito 
r
F
at
, exercida pela superfície, que é contrária ao 
movimento do bloco.
Considerando que a força F
r
 tem módulo 10 N, calcule:
a) o trabalho realizado por F
r
;
W 5 30 J
b) o trabalho realizado pela força de atrito;
W 5 230 J
c) o trabalho realizado pela força peso;
O trabalho da força peso é nulo.
d) o trabalho realizado pela força normal.
O trabalho da força normal é nulo.
5 Uma pedra de 0,5 kg é abandonada de uma altura de 
12 m em relação à superfície. Considerando 10 m/s2 o 
valor da aceleração da gravidade local, calcule o traba-
lho realizado pelo peso da pedra durante a queda até 
a superfície. 
W 5 60 J
6 Considere um motor com potência de 12 W. Quanto 
tempo leva esse motor para realizar um trabalho de 
240 J?
Dt 5 20 s
7 Para elevar um bloco de cimento de 500 kg a uma altura 
de 6 m é necessário que um guindaste aplique uma 
força de 5 000 N. Para essa elevação, são necessários 
30 segundos. Calcule a potência desse guindaste.
P 5 1 000 W
8 Um carro é vendido com o aviso de que seu motor 
tem potência de 140 cavalos. Qual é o valor dessa 
potência em:
a) watts?
103 040 W
b) quilowatts?
Aproximadamente 103 kW
APLICANDO O CONHECIMENTO
1 A figura ilustra um homem em uma carroça que é puxa-
da por um burro; mas, por maior que seja a força que 
o homem faz, a carroça não sai do lugar, pois as rodas 
estão bloqueadas por algumas pedras. 
Nessa situação, há reali zação de trabalho? Justifique.
Como não há deslocamento, não há realização de trabalho.
2 Os agricultores utilizam carrinhos de mão para 
transportar terra adubada até o local da planta-
ção. Para isso, imprimem no carrinho uma força 
constante de 150 N. Considerando que, durante o 
trajeto, realizam um trabalho total de 1 200 J, qual 
é a distância entre o local de onde a terra é retirada 
e a plantação?
d 5 8 m
Sentido do movimento
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JS Design/Arquivo da editora
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3 É comum nas construções os trabalhadores utilizarem 
uma roldana para erguer objetos a grandes alturas. 
Considere que um indivíduo leve 20 s para erguer um 
bloco de 30 kg a uma altura de 5 m.
30
kg
5 m
Gerador
A
B
118 m
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 g pendurada, em repouso, em sua 
outra extremidade. Calcule o trabalho realizado pela fibra 
sobre a massa, ao se contrair 10%, erguendo a massa 
até uma nova posição de repouso. Se necessário utilize 
g 5 10 m/s2.
W 5 5 ? 1025 J
7 (UFPE) As águas do rio São Francisco são represadas em 
muitas barragens, para o aproveitamento do potencial hi-
drográfico e transformação de energia potencial gravita-
cional em outras formas de energia. Uma dessas represas 
é Xingó, responsável por grande parte da energia elétrica 
que consumimos. A figura a seguir representa a barragem 
e uma tubulação, que chamamos de tomada d’água, e o 
gerador elétrico. Admita que, no nível superior do tubo, 
a água está em repouso, caindo a seguir até um desnível 
de 118 m, onde encontra o gerador de energia elétrica. 
O volume de água que escoa, por unidade de tempo, é 
de 5,0 ? 102 m3/s. Considere a densidade da água igual 
a 1,0 ? 103 kg/m3, adote g 5 10 m/s2 e admita que não 
haja dissipação de energia mecânica.
Calcule, em MW, a potência hídrica na entrada do gerador. 
Considerando que no local a aceleração da gravidade 
é igual a 10 m/s2, calcule:
a) o trabalho realizado pelo indivíduo nessa elevação;
W 5 1 500 J
b) a potência desenvolvida.
P 5 75 W
4 Uma criança de 40 kg leva um minuto para subir uma 
escada de 30 degraus. Cada degrau tem 20 cm de altura. 
Se nesse local a aceleração da gravidade é de 10 m/s2, 
calcule o módulo da potência associada ao peso da 
criança durante a subida da escada.
P 5 40 W
5 Um caminhão de massa 1 ? 104 kg trafega em uma es-
trada com velocidade constante de 90 km/h. Sabendo 
que, para manter essa velocidade, o motor do caminhão 
precisa realizar uma força equivalente a 5% de seu peso, 
calcule a potência, em quilowatt, desenvolvida pelo 
caminhão. Considere g 5 10 m/s2.
125 000 W ou 125 kW. 
6 (Unicamp-SP – Adaptada) Músculos artificiais feitos de 
nanotubos de carbono embebidos em cera de parafina 
podem suportar até duzentas vezes mais peso que um P 5 590 MW
DESENVOLVENDO HABILIDADES
1 Em um determinado dia, uma pessoa sobe as escadas 
do prédio onde mora e leva 2 minutos para chegar a 
seu andar. No dia seguinte, um pouco mais cansada, 
essa mesma pessoa leva 4 minutos para chegar a seu 
andar. Assim, o trabalho realizado pela pessoa no dia 
seguinte é 
a) duas vezes maior que no dia anterior.
b) duas vezes menor que no dia anterior.
c) quatro vezes maior que no dia anterior.
d) quatro vezes menor que no dia anterior.
e) igual ao trabalho realizado no dia anterior.
2 Ao puxar um bloco ao longo de uma superfície horizon-
tal, uma pessoa exerce uma força F paralela à superfície. 
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Também atua uma força de atrito f, e ainda assim o 
bloco se desloca no sentido da força F.
Considerando que a massa total 
do trabalhador mais plataforma 
é igual a 300 kg e sabendo que 
com esse elevador o trabalhador 
sobe um trecho de 6 m em 20 s, 
pode-se afirmar que, desconsi-
derando perdas de energia, a po-
tência desenvolvida pelo motor 
do elevador, em watts, é igual a 
a) 300
b) 900
c) 1 500
d) 1 800
e) 2 000
5 (CPS-SP) A pesca é um dos lazeres mais procurados. 
Apetrechos e equipamentos utilizados devem ser da 
melhor qualidade. O fio para pesca é um exemplo. Ele 
deve resistir à força que o peixe faz para tentar perma-
necer na água e também ao peso do peixe. Supondo que 
o peixe seja retirado, perpendicularmente em relação à 
superfície da água, com uma força constante, o trabalho
a) será resistente, considerando apenas a força peso 
do peixe.
b) da força resultante será resistente, pois o peixe será 
retirado da água.
c) será indiferente, pois a força, sendo constante, im-
plicará aceleração igual a zero.
d) poderá ser resistente em relação à força que o pes-
cador aplicará para erguer o peixe. 
e) de qualquer força aplicada no peixe será nulo, pois 
força e deslocamento são perpendiculares entre si.
6 (UEPB) Ao chegar a um shopping, três amigos (A, B e C), 
de mesma massa M, têm diante de si três opções para 
subir do primeiro para o segundo piso: de elevador, de 
escada rolante, ou de escada convencional, já que eles 
estão no mesmo nível. Cada um deles escolhe uma 
opção diferente, para verificar quem chega primeiro. 
Com relação ao trabalho (T) realizado pela força peso 
de cada amigo, é correto afirmar: 
a) TC . TB . TA
b) TC 5 TB 5 TA
c) TC 5 TB . TA
d) TC . TB 5 TA
e) TC , TB . TA
F
f
Sobre essa situação, afirmamos corretamente que
a) o trabalho realizado pela força F é nulo.
b) o trabalho total realizado sobre o bloco é negativo.
c) o trabalho realizado pela força de atrito f é nulo.
d) o trabalho realizado pela força de atrito f é negativo.
e) o trabalho realizado pela força F é igual à variação 
da energia cinética do bloco.
3 (IFCE) Para realizar o levantamento de pesos de forma 
adequada, um halterofilista necessita realizar 5 etapas, 
conforme mostrado a seguir.
(I) (II) (III) (IV) (V)
Em um determinado campeonato mundial de levanta-
mento de pesos, um atleta, com peso corporal de 70 kg, 
realizou um trabalho útil de 4,62 kJ para erguer uma 
barra com pesos partindo da posição (I), chegando até a 
posição (V) e largando o peso no chão logo em seguida.
Partindo da posição (I) até chegar à posição (V), o atleta 
conseguiu erguer os pesos a uma altura de 2,20 m. 
Com base nessas informações, e considerando 
g 5 10 m/s2, a relação entre o peso total erguido pelo 
atleta e o seu próprio peso corporal é
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
4 (IFSP) Para transportar os operários numa obra, a empre-
sa construtora montou um elevador que consiste numa 
plataforma ligada por fios ideais a um motor instalado no 
telhado do edifício em construção. A figura mostra, fora 
de escala, um trabalhador sendo levado verticalmente 
para cima com velocidade constante, pelo equipamento. 
Quando necessário, adote g 5 10 m/s2.
motor
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