Lista 3 - Trabalho e energia

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Lista de Exercícios Trabalho, Energia e Conservação 
Dois blocos estão ligados por um fio muito leve que passa por uma polia sem massa e sem atrito. Deslocando-se com 
velocidade escalar constante, o bloco de 20 N se move 75 cm da esquerda para a direita e o bloco de 12 N move-se 75 
cm de cima para baixo. Nesse processo, quanto trabalho é realizado: a) Sobre o bloco de 12 N i) pela gravidade; e ii) 
pela tensão no fio? b) Sobre o bloco de 20 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. 
 
 
Você é membro de uma equipe de resgate nos Alpes. Você deve arremessar uma caixa de suprimentos de baixo para 
cima de uma encosta com ângulo de inclinação constante α, de modo que chegue a um esquiador em apuros, que está 
a uma distância vertical h acima da base da encosta. A encosta é escorregadia, mas há algum atrito presente, com 
coeficiente de atrito cinético µc. Use o teorema do trabalho-energia para calcular a velocidade escalar mínima que você 
deve imprimir à caixa na base na encosta, de modo que ela atinja o esquiador. Expresse sua resposta em g, h, µc e α. 
Distância de parada. Um carro se desloca sobre uma superfície horizontal com velocidade v0 no momento em que os 
freios ficam bloqueados, de modo que os pneus deslizam em vez de rolar. a) Use o teorema do trabalho-energia para 
calcular a distância mínima para o carro parar em função de v0, de g e do coeficiente de atrito cinético µc entre o pneu 
e o solo. b) Qual o fator de variação da distância mínima para o carro parar se i) o coeficiente de atrito cinético for 
dobrado ou ii) a velocidade inicial for dobrada ou iii) tanto o atrito cinético quanto a velocidade escalar inicial forem 
dobrados? 
Um pedreiro engenhoso montou um dispositivo que dispara tijolos até a altura da parede onde ele está trabalhando. 
Ele coloca o tijolo comprimindo uma mola vertical com massa desprezível e constante da mola k = 450 N/m. Quando 
a mola é liberada, o tijolo é disparado de baixo para cima. Sabendo que o tijolo possui massa de 1,8 kg e que ele deve 
atingir uma altura máxima de 3,6 m acima da sua posição inicial sobre a mola comprimida, qual é a distância que a 
mola deve ser inicialmente comprimida? (O tijolo perde o contato com a mola no instante em que a mola retorna ao 
seu comprimento sem deformação. Por quê?) 
Potência do coração humano. O coração humano é uma bomba potente e extremamente confiável. A cada dia ele 
recebe e descarrega cerca de 7500 l de sangue. Suponha que o trabalho realizado pelo coração seja igual ao trabalho 
necessário para elevar essa quantidade de sangue até uma altura igual a altura média de uma mulher norte-americana 
(1,63 cm). A densidade (massa por unidade de volume) de sangue é igual a 1,05 x 10³ kg/m³. a) Qual é o trabalho 
realizado pelo coração em um dia? b) Qual é a potência de saída em watts? 
Um bloco de 2 kg é empurrado sobre uma mola de massa desprezível e constante k = 400 N/m, comprimindo a mola 
até uma distância igual a 0,220 m. Quando o bloco é libertado, ele se move ao longo de uma superfície horizontal sem 
atrito e sobre um plano inclinado de 37°. a) Qual a velocidade do bloco enquanto ele desliza ao longo da superfície 
horizontal depois de abandonar a mola? b) Qual a distância máxima que ele atinge ao subir o plano inclinado até parar 
antes de voltar para a base do plano? 
 
 
O sistema de duas latas de tinta ligadas por uma corda leve é libertado do equilíbrio quando a lata de 12 kg está a 2 m 
acima do solo. Use o princípio da conservação da energia para achar a velocidade dessa lata quando ela atinge o solo. 
Despreze o atrito e a inércia da polia. 
 
Um freio de um caminhão de massa m deixa de funcionar quando ele está descendo uma estrada de montanha com 
gelo inclinada de um ângulo α. Inicialmente o caminhão desce a montanha com velocidade v0. Depois de percorrer 
com atrito desprezível uma distância L até a base da montanha, o motorista vira o volante e faz o caminhão subir uma 
rampa de emergência para caminhões inclinada para cima com um ângulo β constante. A rampa de caminhões é 
pavimentada com areia fofa que possui um atrito de rolamento igual a µr. Qual é a distância percorrida pelo caminhão 
ao subir a rampa até parar? Use o método da energia. 
 
Um bloco de 3 kg está conectado a duas molas ideais horizontais com constantes de força k1 = 25 N/cm e k2 = 20 N/cm. 
O sistema está inicialmente em equilíbrio sobre uma superfície horizontal, sem atrito. O bloco é empurrado 15 cm 
para a direita e libertado do repouso. a) Qual é a velocidade escalar máxima do bloco? Em que ponto do movimento 
essa velocidade máxima ocorre? b) Qual é a compressão máxima da mola 1? 
 
Um pacote de 2 kg inicialmente em repouso é abandonado sobre um plano inclinado de 53,1°, a uma distância de 4 m 
de uma mola com constante de 120 N/m presa à base de um plano. Os coeficientes de atrito entre o pacote e o plano 
inclinado são dados por µ = 0,40 e µc = 0,20. A massa da mola é desprezível. a) Qual é a velocidade do pacote 
inicialmente antes de colidir com a mola? b) Qual é a compressão máxima da mola? c) O pacote é rebatido para cima 
do plano inclinado. Qual é a distância entre o ponto inicial e o ponto onde ele para momentaneamente?