Lista 03 - Trabalho, Energia e Conservação de Energia

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LISTA DE EXERCÍCIOS # 3- TRABALHO, ENERGIA E CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 
1. Calcule as energias cinéticas dos seguintes objetos se movendo nas velocidades dadas: 
(a) um zagueiro de 110,0 kg se movendo a 8,1 m/s (b) uma bala de fuzil de 4,2 g a 950 
m/s (c) um carro de 1300 kg se movendo a 120 km/h 
 
 𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 𝑎. 3,6 𝑘𝐽 𝑏. 1,9 𝑘𝐽 𝑐. 722 𝑘𝐽 
 
2. Uma pessoa empurra um carro de 1300 kg aplicando uma força horizontal constante de 
200 N. Se o carro se desloca por uma distância de 10,0 m sobre uma pista horizontal, qual 
o trabalho realizado sobre o carro por essa pessoa? 
 
 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 2 𝑘𝐽 
 
3. Uma mulher puxa uma mala com uma força constante de 50,0 N que faz um ângulo de 
𝜃 = 60° com o piso horizontal. Calcule o trabalho realizado pela mulher sobre a mala se 
essa se deslocar 25,0 m. 
 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 625 𝐽 
 
4. A figura abaixo mostra uma criança puxando uma caixa de brinquedos com massa total 
𝑚 = 5 𝑘𝑔, deslocando-a por uma distância de 2,0 m sobre um piso sem atrito. O módulo 
da força de tração é 50 N e a corda faz um ângulo de 𝜃 = 20° com a horizontal. (a) Qual 
 
 
 
 
é o trabalho realizado pela força de tração? (b) Se a caixa estava inicialmente em repouso 
e ao final do deslocamento ela tinha velocidade de 5,3 m/s, qual o trabalho realizado pela 
força de atrito? 
 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 𝑎. 94 𝐽 𝑏. −23 𝐽 
5. a. Se o coeficiente de atrito cinético entre os pneus e um pavimento seco for de 0,80, qual 
é a menor distância para fazer um carro parar, travando as rodas com o freio a uma 
velocidade de 28 m/s? b. Se o pavimento estiver molhado, o coeficiente de atrito cinético 
se reduz a 0,25. A que velocidade vc poderia dirigir no pavimento molhado para que o 
carro consiga para na mesma distância calculada em a.. 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 𝑎. 50 𝑚 𝑏. 15,65 𝑚/𝑠 
 
6. Uma força de 800 N mantém esticada uma mola de distância de 0,200 m da sua posição 
indeformada, em repouso. a. Qual é a energia potencial elástica quando a mola está 
esticada de 0,200 m? Qual é a energia potencial elástica quando a mola esta comprimida 
de 5 cm? 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 𝑎. 80 𝐽 𝑏. 5𝐽 
 
7. Um bloco é colocado sobre uma superfície sem atrito e é preso a uma mola em estado 
indeformado, como mostra a figura. Seria necessária uma força aplicada 𝐹 = 4,9 𝑁 para 
manter o bloco em repouso em 𝑥1 = 12 𝑚𝑚. Qual o trabalho da força da mola sobre o 
bloco, se ele for puxado de 𝑥0 = 0 até 𝑥1 = 17 𝑚𝑚? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: −0,060 𝐽 
 
8. Uma partícula esta sujeita a uma força F, que varia com a posição como mostra o gráfico 
a seguir. Encontre o trabalho realizado pela força sobre a partícula enquanto ela se move 
a. de 𝑥 = 0 𝑎 𝑥 = 5,00 𝑚 b. de 𝑥 = 5,00 𝑚 𝑎 𝑥 = 10,0 𝑚 e c. de 𝑥 =
10,0 𝑚 𝑎 𝑥 = 15,0 𝑚. d. Qual é o trabalho total realizado pela força na distância de 
𝑥 = 0 𝑎 𝑥 = 15,0 𝑚? 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 𝑎. 7,5 𝐽 𝑏. 15 𝐽 𝑐. 7,5 𝐽 𝑑. 30 𝐽 
9. Uma melancia de 5,00 kg é solta da janela de um apartamento, a uma altura de 30,0 m 
com relação ao nível da rua. Desprezando a resistência do ar, calcule a velocidade com 
que a melancia atinge a cabeça de um certo Sr. Ricardo, que tem 1,90 m de altura. 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 23,5 𝑚/𝑠 
 
 
 
 
 
 
 
10. Na figura, um carro de montanha russa de massa 𝑚 = 825 𝑘𝑔, atinge o alto da primeira 
elevação com uma velocidade 𝑣0 = 17,0 𝑚/𝑠 a uma altura ℎ = 42,0 𝑚. O atrito é 
desprezível. 
 
 
 
Qual é a velocidade do carro a. No ponto A b. No ponto B c. No ponto C? d. Que altura o 
carro alcança na última elevação, que é alta demais para ser ultrapassada? e. Se o carro 
tivesse uma massa duas vezes maior, quais seriam as respostas dos itens a. a d.? 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 𝑎. 17
𝑚
𝑠
 𝑏. 26,5
𝑚
𝑠
 𝑐. 33,4
𝑚
𝑠
 𝑑. 56,7 𝑚 𝑒. 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎𝑚 𝑜𝑠 𝑚𝑒𝑠𝑚𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠. 
 
11. Um bloco de 2,00 kg é posicionado contra uma mola sobre um plano inclinado de 30° e 
sem atrito. O bloco não está preso à mola. A mola, cuja constante é igual a 1960 N/m, é 
comprimida 20,0 cm e depois solta. a. Qual é a energia potencial elástica da mola 
comprimida? b. Qual a variação da energia potencial gravitacional, quando o bloco se 
move do ponto de onde foi solto até o ponto mais alto no plano inclinado? c. Qual a 
distância ao longo do plano inclinado, do ponto mais alto que o bloco atinge até o ponto 
de onde ele foi solto? 
 
 
 
𝑅𝑒𝑠𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎: 𝑎. 39,2 𝐽 𝑏. 39,2 𝐽 𝑐. 4 𝑚