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Energia, Conceitos e Processos notas de aula Prof. Dr. Francisco Nascimento 1 LISTA 01 - Trabalho, Potência e Energia Parte 1 – Questões Teóricas Dissertativas 1) Explique o motivo pelo qual o trabalho feito pela força de atrito de deslocamento é negativo quando um corpo realiza um deslocamento sobre uma superfície áspera. 2) Quando uma partícula gira em um círculo, uma força age sobre ela direcionada para o centro de rotação. Por que motivo esta força não realiza trabalho sobre a partícula? 3) Quando um jogador chuta uma bola, ele está fazendo algum trabalho sobre a bola enquanto seu pé está em contato com ela? Está ele fazendo algum trabalho sobre a bola após ela perder contato com seu pé? Existem forças fazendo trabalho sobre a bola enquanto ela está no ar? 4) Um grupo de carregadores de móveis quer carregar um caminhão utilizando uma rampa indo do chão até a traseira do caminhão. Um dos carregadores diz que será necessário menos trabalho para carregar o caminhão se for aumentado o comprimento da rampa, reduzindo o ângulo da rampa em relação à horizontal. Esta afirmativa é válida? Explique. 5) Uma bala de revólver tem o dobro da massa de uma segunda bala. Se as duas balas forem atiradas de tal forma que tenham a mesma velocidade escalar, qual tem mais energia cinética? Qual é a razão das energias cinéticas das duas balas? 6) Se for dobrada a velocidade escalar de uma partícula, o que acontece com sua energia cinética? 7) Uma mola é esticada por uma distância (x em metros), o que resulta no trabalho W sendo feito pelo agente externo que esticou a mola. A mola é agora cortada ao meio e esticada pela mesma distância. Quanto trabalho é feito neste caso? Energia, Conceitos e Processos notas de aula Prof. Dr. Francisco Nascimento 2 Parte 2 – Problemas 1) Um bloco de massa de 2,50 kg é empurrado 2,20 m ao longo de uma mesa horizontal sem atrito por uma força constante de 16,0 N direcionada 25,0° abaixo da horizontal. Determine o trabalho feito sobre o bloco: a) Pela força aplicada. Resposta: 31,9 J b) Pela força normal exercida pela mesa. Resposta: 0 (zero) c) Determine o trabalho feito pela força gravitacional. Resposta: 0 (zero) 2) Um cliente em um supermercado empurra um carrinho de compras com uma força de 35,0 N direcionada a um ângulo de 25,0° abaixo da horizontal. Encontre o trabalho feito pelo cliente sobre o carinho quando o movimenta ao longo de 50,0 m em uma ala. Resposta: 1,59 x 103 N. 3) Uma gota de chuva de massa de 3,35 x10-5 kg cai verticalmente com velocidade escalar constante sob a influência da gravidade e da resistência do ar. Utilize g=10 m/s2 e responda qual é o trabalho feito sobre a gota: a) Pela gravidade após ter caído 100 m? R: 3,43 x 10-2 J b) Calcule o trabalho feito pela força da resistência do ar sobre a gota após ela ter percorrido 100 m. R: 3,43 x 10-2 J 4) Uma partícula de 0,600 kg tem velocidade escalar de 2,00 m/s no ponto A e Energia Cinética de 7,50 J no ponto B. a) Qual é a sua Energia Cinética em A? Resposta: 1,20 J b) Qual é a sua velocidade escalar em B? Resposta: 5,00 c) Qual é o trabalho total feito sobre a partícula quando ela se desloca de A até B? Resposta: 6,30 J 5) Uma bola de 0,300 kg tem velocidade escalar de 15,0 m/s: a) Qual é a sua Energia Cinética? R: 33,8 J Energia, Conceitos e Processos notas de aula Prof. Dr. Francisco Nascimento 3 b) Se fosse dobrada sua velocidade escalar, qual seria sua Energia Cinética? R: 135 J 6) Um bloco de 2,00 kg está ligado a uma mola com constante elástica de 500 N/m na horizontal. O bloco é puxado 5,00 cm à direita da posição de equilíbrio e então solto do repouso. Encontre a velocidade escalar do bloco quando ele passa pela posição de equilíbrio: a) Se a superfície horizontal for sem atrito. R: 0,791 b) Se o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície for igual a 0,350. R: 0,531 7) Durante um treinamento básico um fuzileiro naval de 700 N sobe uma corda vertical de 10,0 m com velocidade escalar constante, em 8,00 segundos. Qual foi a potência desenvolvida? Resposta: 875 W 8) Um certo motor de automóvel fornece 2,24 x 104 W (30,0 HP) para suas rodas quando está em movimento à velocidade escalar constante de 27,0 (60 mi/h). Qual é a força resistiva agindo no automóvel com essa velocidade escalar? R: 830 N 9) Um esquiador de massa de 70,0 kg é puxado morro acima por um cabo movido a motor. a) Quanto trabalho é necessário para puxá-lo por uma distância de 60,0 m morro acima à inclinação de 30,0° (suposto sem atrito) à velocidade escalar constante de 2,00 ? Resposta: 20,6 kJ b) Qual é a potência necessária para um motor realizar essa tarefa? Resposta: 686 W 10) Imagine a seguinte situação: um operário da construção civil precisa carregar um saco de cimento de 50 kg. Ele levanta esse saco de cimento e se desloca por 20 metros na horizontal. Adote g = 10 m/s2. Calcule o trabalho realizado pela força do operário sobre o cimento. Resposta: 0 (zero)
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