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1 Turma Extensivo ONLINE – LISTA 14 – AULAS 31 e 32. TRABALHO MECÂNICO ENERGIA MECÂNICA TEOREMASDINÂMICA II 𝑊 𝐹. 𝑐𝑜𝑠𝜃. 𝑑 𝑊 𝑁.𝑚 𝐽 Sinal do trabalho e denominação 0 𝜃 90° 𝑊 0 MOTOR 𝜃 90° 𝑊 0 NULO 90° 𝜃 180° 𝑊 0 RESISTENTE CASOS ESPECIAIS DE CÁLCULO DO TRABALHO FORÇA DE INTENSIDADE VARIÁVEL Calcular o trabalho por meio da área do gráfico força X deslocamento. FORÇA PESO 𝑊 𝑚.𝑔.𝐻 FORÇA ELÁSTICA 𝑊 𝑘. 𝑥2 2 FORÇA RESULTANTE Calcular pela soma dos trabalhos de cada força aplicada no corpo. Energia cinética 𝐸 𝑚. 𝑣2 2 Energia potencial gravitacional 𝐸 𝑚.𝑔.𝐻 Energia potencial elástica 𝐸 𝑘. 𝑥2 2 Energia Mecânica 𝐸 𝐸 𝐸 TEC 𝑊 ∆𝐸 Resultante TEP 𝑊 ∆𝐸 Forças conservativas TEM 𝑊 ∆𝐸 Forças não conservativas POTÊNCIA 𝑃 𝑊 ∆𝑡 𝑃 𝐽 𝑠 𝑊 𝑃 𝐹. 𝑐𝑜𝑠𝜃. 𝑣 á𝑟𝑒𝑎 → 𝑊 (instantânea) (gráfico P x t) 𝑃 𝑑. 𝑧. 𝑔. 𝐻 (queda d'água) CASO ESPECIAL: Sistema Conservativo 𝑊 0 → 𝐸 𝐸 Obs.: forças não conservativas podem estar presentes, mas não realizam trabalho. QUANTIDADE DE MOVIMENTO E IMPULSO 𝑄 𝑚. 𝑣 𝐼 𝐹. ∆𝑡 𝑄 𝑘𝑔.𝑚/𝑠 𝐼 𝑁. 𝑠 Teorema do Impulso 𝐼 ∆𝑄 CASO ESPECIAL: Sistema Isolado 𝑅 0 → 𝐼 0 → 𝑄 𝑄 COLISÕES UNIDIMENSIONAIS Tipos 𝑸 𝑬𝑴𝑬𝑪 𝒆 ELÁSTICA 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 1 PARC. ELÁST. 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 * INELÁSTICA# 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 0 Modelos clássicos: colisões e explosões 𝑒 𝑣´ 𝑣𝐴´ 𝑣𝐴 𝑣 Coeficiente de restituição Pela definição: 0 𝑒 1 ∗ 𝟎 𝒆 𝟏 Corpos ficam juntos VA = VB) após a colisão. CASO: colisões unidimensionais horizontais 𝐼 → á𝑟𝑒𝑎 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 𝐹𝑥𝑡 FORÇAS: CASOS ESPECIAIS Força elástica Força de Atrito 𝐹 𝑘𝑥 𝑘 𝑁/𝑚 Polias ideais Resultante centrípeta 𝐹 𝑚. 𝑣2 𝑅 𝑚. 𝜔2. 𝑅 - Marque as forças aplicadas no corpo; - Identifique quais forças radiais configuram a resultante centrípeta. - Escreva a equação da resultante centrípeta. 𝑷 𝑭 𝐹 𝑃 2𝑵 N no. de polias móveis 𝑭𝒆𝒍 𝑭𝒆𝒍 Mola comprimida: empurra Mola esticada: puxa Mola livre: não há força 𝑷 𝟐 𝑷 𝟒 No exemplo, para sustentar P, basta uma força P/4. Efeito de compensação: ao puxar a corda de L, o bloco sobe L/4. A conclusão é semelhante para outro número de polias móveis. 𝑓 F REPOUSO MOVIMENTO 𝜇 𝜇 𝑓 𝜇 . 𝑁 𝑓 𝜇 . 𝑁 𝑷 𝟒 𝑭 𝑷 𝟒 No repouso: fat = F (força aplicada ao corpo) 𝐹𝒇𝒂𝒕 fat sempre oposta ao escorregamento Plano Inclinado 𝑷 𝑵 𝑃 𝑃. 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝑃 𝑃. 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑥𝑦 1- Corpos na rampa parecem mais leves 2- Eixo x paralelo à rampa; 3- Decompor o Peso 4- Equacionar o problema. Após decompor, analise todas as forças presentes em cada eixo. DISPOSITIVOS e Forças Balanças em elevadores • Balanças de piso sempre medem a intensidade da normal. • A normal (N) é quem nos dá a sensação de peso. • A intensidade da normal pode se alterar em função da aceleração apresentada pelo elevador. • Como converter a leitura da balança para quilogramas (m*): 𝑁 𝒎∗.𝒈 𝑵 𝑷 Movimentos verticais do elevador aceleração normal resultante sensação 𝑎 0 𝑁 𝑃 𝐹 0 Peso normal 𝑎 0 𝑵 𝑃 𝑁 𝑃 𝑚. 𝑎 Mais pesado 𝑎 0 𝑁 𝑷 𝑃 𝑁 𝑚. 𝑎 Mais leve 𝑎 𝑔 𝑵 0 𝐹 𝑷 Ausência de peso 𝑷 𝑵 𝐹 𝑃 𝑁 Exemplo: 3 Condição limite ou crítica: força de contato (N, T, Fel...) tende a zero! Encontra-se assim vMAX ou vMIN, conforme o caso. 𝑃 𝑃 Força de resistência do ar 𝑷 𝑭𝒂𝒓 𝐹 𝑏. 𝑣 𝐹 𝑏. 𝑣2 (*) (*) 𝑭𝒂𝒓 sempre oposta a 𝑣 𝒗 Velocidade limite: ocorre quando 𝑃 𝐹* A escolha da equação depende do contexto. 𝑏 𝑘𝑔/𝑠 𝑏 𝑘𝑔/𝑚 Obs.: se F 2𝑵 , o sistema apresenta aceleração (para cima ou para baixo), dependend o do valor de F. No equilíbrio: 𝑭𝒆𝒍 𝟎 Prof. Venê ™ TRABALHO MECÂNICO ENERGIA MECÂNICA TEOREMASDINÂMICA II 𝑊 𝐹. 𝑐𝑜𝑠𝜃. 𝑑 𝑊 𝑁.𝑚 𝐽 Sinal do trabalho e denominação 0 𝜃 90° 𝑊 0 MOTOR 𝜃 90° 𝑊 0 NULO 90° 𝜃 180° 𝑊 0 RESISTENTE CASOS ESPECIAIS DE CÁLCULO DO TRABALHO FORÇA DE INTENSIDADE VARIÁVEL Calcular o trabalho por meio da área do gráfico força X deslocamento. FORÇA PESO 𝑊 𝑚.𝑔.𝐻 FORÇA ELÁSTICA 𝑊 𝑘. 𝑥2 2 FORÇA RESULTANTE Calcular pela soma dos trabalhos de cada força aplicada no corpo. Energia cinética 𝐸 𝑚. 𝑣2 2 Energia potencial gravitacional 𝐸 𝑚.𝑔.𝐻 Energia potencial elástica 𝐸 𝑘. 𝑥2 2 Energia Mecânica 𝐸 𝐸 𝐸 TEC 𝑊 ∆𝐸 Resultante TEP 𝑊 ∆𝐸 Forças conservativas TEM 𝑊 ∆𝐸 Forças não conservativas POTÊNCIA 𝑃 𝑊 ∆𝑡 𝑃 𝐽 𝑠 𝑊 𝑃 𝐹. 𝑐𝑜𝑠𝜃. 𝑣 á𝑟𝑒𝑎 → 𝑊 (instantânea) (gráfico P x t) 𝑃 𝑑. 𝑧. 𝑔. 𝐻 (queda d'água) CASO ESPECIAL: Sistema Conservativo 𝑊 0 → 𝐸 𝐸 Obs.: forças não conservativas podem estar presentes, mas não realizam trabalho. QUANTIDADE DE MOVIMENTO E IMPULSO 𝑄 𝑚. 𝑣 𝐼 𝐹. ∆𝑡 𝑄 𝑘𝑔.𝑚/𝑠 𝐼 𝑁. 𝑠 Teorema do Impulso 𝐼 ∆𝑄 CASO ESPECIAL: Sistema Isolado 𝑅 0 → 𝐼 0 → 𝑄 𝑄 COLISÕES UNIDIMENSIONAIS Tipos 𝑸 𝑬𝑴𝑬𝑪 𝒆 ELÁSTICA 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 1 PARC. ELÁST. 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 * INELÁSTICA# 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 0 Modelos clássicos: colisões e explosões 𝑒 𝑣´ 𝑣𝐴´ 𝑣𝐴 𝑣 Coeficiente de restituição Pela definição: 0 𝑒 1 ∗ 𝟎 𝒆 𝟏 Corpos ficam juntos VA = VB) após a colisão. CASO: colisões unidimensionais horizontais 𝐼 → á𝑟𝑒𝑎 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 𝐹𝑥𝑡 FORÇAS: CASOS ESPECIAIS Força elástica Força de Atrito 𝐹 𝑘𝑥 𝑘 𝑁/𝑚 Polias ideais Resultante centrípeta 𝐹 𝑚. 𝑣2 𝑅 𝑚. 𝜔2. 𝑅 - Marque as forças aplicadas no corpo; - Identifique quais forças radiais configuram a resultante centrípeta. - Escreva a equação da resultante centrípeta. 𝑷 𝑭 𝐹 𝑃 2𝑵 N no. de polias móveis 𝑭𝒆𝒍 𝑭𝒆𝒍 Mola comprimida: empurra Mola esticada: puxa Mola livre: não há força 𝑷 𝟐 𝑷 𝟒 No exemplo, para sustentar P, basta uma força P/4. Efeito de compensação: ao puxar a corda de L, o bloco sobe L/4. A conclusão é semelhante para outro número de polias móveis. 𝑓 F REPOUSO MOVIMENTO 𝜇 𝜇 𝑓 𝜇 . 𝑁 𝑓 𝜇 . 𝑁 𝑷 𝟒 𝑭 𝑷 𝟒 No repouso: fat = F (força aplicada ao corpo) 𝐹𝒇𝒂𝒕 fat sempre oposta ao escorregamento Plano Inclinado 𝑷 𝑵 𝑃 𝑃. 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝑃 𝑃. 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑥𝑦 1- Corpos na rampa parecem mais leves 2- Eixo x paralelo à rampa; 3- Decompor o Peso 4- Equacionar o problema. Após decompor, analise todas as forças presentes em cada eixo. DISPOSITIVOS e Forças Balanças em elevadores • Balanças de piso sempre medem a intensidade da normal. • A normal (N) é quem nos dá a sensação de peso. • A intensidade da normal pode se alterar em função da aceleração apresentada pelo elevador. • Como converter a leitura da balança para quilogramas (m*): 𝑁 𝒎∗.𝒈 𝑵 𝑷 Movimentos verticais do elevador aceleração normal resultante sensação 𝑎 0 𝑁 𝑃 𝐹 0 Peso normal 𝑎 0 𝑵 𝑃 𝑁 𝑃 𝑚. 𝑎 Mais pesado 𝑎 0 𝑁 𝑷 𝑃 𝑁 𝑚. 𝑎 Mais leve 𝑎 𝑔 𝑵 0 𝐹 𝑷 Ausência de peso 𝑷 𝑵 𝐹 𝑃 𝑁 Exemplo: 3 Condição limite ou crítica: força de contato (N, T, Fel...) tende a zero! Encontra-se assim vMAX ou vMIN, conforme o caso. 𝑃 𝑃 Força de resistência do ar 𝑷 𝑭𝒂𝒓 𝐹 𝑏. 𝑣 𝐹 𝑏. 𝑣2 (*) (*) 𝑭𝒂𝒓 sempre oposta a 𝑣 𝒗 Velocidade limite: ocorre quando 𝑃 𝐹* A escolha da equação depende do contexto. 𝑏 𝑘𝑔/𝑠 𝑏 𝑘𝑔/𝑚 Obs.: se F 2𝑵 , o sistema apresenta aceleração (para cima ou para baixo), dependend o do valor de F. No equilíbrio: 𝑭𝒆𝒍 𝟎 Prof. Venê ™ TRABALHO MECÂNICO ENERGIA MECÂNICA TEOREMASDINÂMICA II 𝑊 𝐹. 𝑐𝑜𝑠𝜃. 𝑑 𝑊 𝑁.𝑚 𝐽 Sinal do trabalho e denominação 0 𝜃 90° 𝑊 0 MOTOR 𝜃 90° 𝑊 0 NULO 90° 𝜃 180° 𝑊 0 RESISTENTE CASOS ESPECIAIS DE CÁLCULO DO TRABALHO FORÇA DE INTENSIDADE VARIÁVEL Calcular o trabalho por meio da área do gráfico força X deslocamento. FORÇA PESO 𝑊 𝑚.𝑔.𝐻 FORÇA ELÁSTICA 𝑊 𝑘. 𝑥2 2 FORÇA RESULTANTE Calcular pela soma dos trabalhos de cada força aplicada no corpo. Energia cinética 𝐸 𝑚. 𝑣2 2 Energia potencial gravitacional 𝐸 𝑚.𝑔.𝐻 Energiapotencial elástica 𝐸 𝑘. 𝑥2 2 Energia Mecânica 𝐸 𝐸 𝐸 TEC 𝑊 ∆𝐸 Resultante TEP 𝑊 ∆𝐸 Forças conservativas TEM 𝑊 ∆𝐸 Forças não conservativas POTÊNCIA 𝑃 𝑊 ∆𝑡 𝑃 𝐽 𝑠 𝑊 𝑃 𝐹. 𝑐𝑜𝑠𝜃. 𝑣 á𝑟𝑒𝑎 → 𝑊 (instantânea) (gráfico P x t) 𝑃 𝑑. 𝑧. 𝑔. 𝐻 (queda d'água) CASO ESPECIAL: Sistema Conservativo 𝑊 0 → 𝐸 𝐸 Obs.: forças não conservativas podem estar presentes, mas não realizam trabalho. QUANTIDADE DE MOVIMENTO E IMPULSO 𝑄 𝑚. 𝑣 𝐼 𝐹. ∆𝑡 𝑄 𝑘𝑔.𝑚/𝑠 𝐼 𝑁. 𝑠 Teorema do Impulso 𝐼 ∆𝑄 CASO ESPECIAL: Sistema Isolado 𝑅 0 → 𝐼 0 → 𝑄 𝑄 COLISÕES UNIDIMENSIONAIS Tipos 𝑸 𝑬𝑴𝑬𝑪 𝒆 ELÁSTICA 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 1 PARC. ELÁST. 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 * INELÁSTICA# 𝑄 𝑄 𝐸 𝐸 0 Modelos clássicos: colisões e explosões 𝑒 𝑣´ 𝑣𝐴´ 𝑣𝐴 𝑣 Coeficiente de restituição Pela definição: 0 𝑒 1 ∗ 𝟎 𝒆 𝟏 Corpos ficam juntos VA = VB) após a colisão. CASO: colisões unidimensionais horizontais 𝐼 → á𝑟𝑒𝑎 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 𝐹𝑥𝑡 FORÇAS: CASOS ESPECIAIS Força elástica Força de Atrito 𝐹 𝑘𝑥 𝑘 𝑁/𝑚 Polias ideais Resultante centrípeta 𝐹 𝑚. 𝑣2 𝑅 𝑚. 𝜔2. 𝑅 - Marque as forças aplicadas no corpo; - Identifique quais forças radiais configuram a resultante centrípeta. - Escreva a equação da resultante centrípeta. 𝑷 𝑭 𝐹 𝑃 2𝑵 N no. de polias móveis 𝑭𝒆𝒍 𝑭𝒆𝒍 Mola comprimida: empurra Mola esticada: puxa Mola livre: não há força 𝑷 𝟐 𝑷 𝟒 No exemplo, para sustentar P, basta uma força P/4. Efeito de compensação: ao puxar a corda de L, o bloco sobe L/4. A conclusão é semelhante para outro número de polias móveis. 𝑓 F REPOUSO MOVIMENTO 𝜇 𝜇 𝑓 𝜇 . 𝑁 𝑓 𝜇 . 𝑁 𝑷 𝟒 𝑭 𝑷 𝟒 No repouso: fat = F (força aplicada ao corpo) 𝐹𝒇𝒂𝒕 fat sempre oposta ao escorregamento Plano Inclinado 𝑷 𝑵 𝑃 𝑃. 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝑃 𝑃. 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑥𝑦 1- Corpos na rampa parecem mais leves 2- Eixo x paralelo à rampa; 3- Decompor o Peso 4- Equacionar o problema. Após decompor, analise todas as forças presentes em cada eixo. DISPOSITIVOS e Forças Balanças em elevadores • Balanças de piso sempre medem a intensidade da normal. • A normal (N) é quem nos dá a sensação de peso. • A intensidade da normal pode se alterar em função da aceleração apresentada pelo elevador. • Como converter a leitura da balança para quilogramas (m*): 𝑁 𝒎∗.𝒈 𝑵 𝑷 Movimentos verticais do elevador aceleração normal resultante sensação 𝑎 0 𝑁 𝑃 𝐹 0 Peso normal 𝑎 0 𝑵 𝑃 𝑁 𝑃 𝑚. 𝑎 Mais pesado 𝑎 0 𝑁 𝑷 𝑃 𝑁 𝑚. 𝑎 Mais leve 𝑎 𝑔 𝑵 0 𝐹 𝑷 Ausência de peso 𝑷 𝑵 𝐹 𝑃 𝑁 Exemplo: 3 Condição limite ou crítica: força de contato (N, T, Fel...) tende a zero! Encontra-se assim vMAX ou vMIN, conforme o caso. 𝑃 𝑃 Força de resistência do ar 𝑷 𝑭𝒂𝒓 𝐹 𝑏. 𝑣 𝐹 𝑏. 𝑣2 (*) (*) 𝑭𝒂𝒓 sempre oposta a 𝑣 𝒗 Velocidade limite: ocorre quando 𝑃 𝐹* A escolha da equação depende do contexto. 𝑏 𝑘𝑔/𝑠 𝑏 𝑘𝑔/𝑚 Obs.: se F 2𝑵 , o sistema apresenta aceleração (para cima ou para baixo), dependend o do valor de F. No equilíbrio: 𝑭𝒆𝒍 𝟎 Prof. Venê ™ Roteiro Teórico 1 1. (Uem-pas 2021) Um corpo de massa está inicialmente em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. Uma força resultante (paralela à horizontal) que passa a agir no corpo faz que ele se mova ao longo do eixo na mesma direção e no mesmo sentido da força. O gráfico abaixo representa a intensidade (em newtons) da força resultante em função da posição (em metros) Desprezando o atrito, assinale o que for correto. 01) O trabalho realizado pela força quando o corpo se desloca de sua posição original para a posição é 02) A aceleração do corpo quando ele está na posição é 04) O gráfico fornecido é o gráfico da função no intervalo 08) O gráfico fornecido corresponde ao gráfico de uma função injetora. 16) Em o corpo está novamente em repouso. 2. (Famerp 2021) Em uma sessão de fisioterapia, um paciente executa um movimento lateral com a perna, alongando uma fita elástica, como mostra a figura. A variação da força elástica exercida pela fita sobre a perna do paciente, em função da elongação da fita, é dada pelo gráfico a seguir. Suponha que a força aplicada pela fita seja sempre perpendicular à superfície da perna do paciente. No deslocamento da posição X, na qual a fita tem elongação até a posição Y, em que a fita tem elongação o valor absoluto do trabalho realizado pela força elástica da fita sobre a perna do paciente é igual a a) 2,0 J. b) 12 J. c) 8,0 J. d) 4,0 J. e) 18 J. 3. (Uepg 2021) Um motorista e seu carro perfazem uma massa de Movimentando-se em uma estrada retilínea e horizontal, em determinado instante, o motorista aplica os freios durante parando em um semáforo fechado. Sendo a força de frenagem aplicada igual a assinale o que for correto. 01) A aceleração aplicada ao carro, através dos freios, tem módulo igual a 02) O módulo da velocidade do carro, no instante em que foi iniciada a frenagem, era de 04) A distância percorrida pelo carro durante a frenagem foi de 08) O trabalho executado sobre o carro pela força de frenagem foi de enquanto que o trabalho da força peso foi nulo. 4. (Fuvest 2021) Uma comunidade rural tem um consumo de energia elétrica de por mês. Para suprir parte dessa demanda, os moradores têm interesse em instalar uma miniusina hidrelétrica em uma queda d'água de de altura com vazão de litros por segundo. O restante do consumo seria complementado com painéis de energia solar que produzem de energia por mês cada um. Considerando que a miniusina hidrelétrica opere por dia com 100% de eficiência, o número mínimo de painéis solares necessários para suprir a demanda da comunidade seria de: Note e adote: Densidade da água: 1 mês = 30 dias. Aceleração da gravidade: a) 12 b) 23 c) 30 d) 45 e) 50 2 kg F ! Ox, F x. x 2m= 8 J. x 6m= 26 m s . F(x) | 2x 6 |= - [0, 6]. x 3m= 20 cm, 60 cm, 2400 kg. 20 s, 480N, 1 22 10 m s .-´ 4m s. 40 m. 41,92 10 J,- ´ 2MWh 15 m 10 40 kWh 24h 1kg litro. 2g 10 m s .= Exercícios Extras 2 5. (Unicamp 2021) a) O rio Amazonas tem a maior vazão Z dentre todos os rios do planeta: Encontre a velocidade da água em um trecho do rio Amazonas que tem uma largura e uma profundidade Observe que o volume de água que atravessa a secção reta do rio num determinado ponto durante um intervalo de tempo é dado por sendo a distância que a água percorre durante b) Cada turbina da Usina Hidrelétrica de Tucuruí, no rio Tocantins, recebe um volume de água em um intervalo de tempo Considerando uma queda d’água do reservatório até a turbina de altura que potência é transferida à turbina proveniente da energia potencial gravitacional da água no reservatório? Densidade da água: 6. (Fuvest 2021) Uma esfera metálica de massa e carga elétrica descansa sobre um piso horizontal isolante, em uma região em que há um campo elétrico uniforme e também horizontal, de intensidade conforme mostrado na figura. Em certo instante, com auxílio de uma barra isolante, a esfera é erguida ao longo de uma linha vertical, com velocidade constante e contra a ação da gravidade, a uma altura total sem nunca abandonar a região de campo elétrico uniforme. Ao longo do movimento descrito, os trabalhos realizados pela força gravitacional e pela força elétrica sobre a esfera são, respectivamente: a) e b) e c) e d) e e) e 7. (Espcex (Aman) 2020) No plano inclinado abaixo, um bloco homogêneo encontra-se sob a ação de uma força de intensidade constante e paralela ao plano. O bloco percorre a distância que é igual a ao longo do plano com velocidade constante. Desprezando-se o atrito, então a massa do bloco e o trabalho realizado pela força peso quando o bloco se desloca do ponto para o ponto são, respectivamente,Dados: adote a aceleração da gravidade e a) e b) e c) e d) e e) e 8. (Fgv 2020) A figura mostra o mesmo bloco deslizando sobre duas rampas. A primeira está inclinada de um ângulo em relação à horizontal e a segunda está inclinada de um ângulo também em relação à horizontal, sendo menor que Em ambos os casos, o bloco parte da altura e desliza até o final das rampas. O coeficiente de atrito entre a superfície do bloco e as superfícies das duas rampas é o mesmo. Considerando os módulos dos trabalhos realizados pela força peso do bloco quando ele desce as rampas 1 e 2, e respectivamente, e os módulos dos trabalhos realizados pela força de atrito entre o bloco e a superfície das rampas quando o bloco desce as rampas 1 e 2, e respectivamente, pode-se afirmar que a) e b) e c) e d) e e) e 5 3Z 2,1 10 m s.» ´ L 10 km= p 50m.= tΔ L p x,Δ´ ´ xΔ t.Δ 3V 900 m» t 1,0 s.Δ = h 70m,= 3 água 1000 kg m .ρ = m q+ E, h, mgh qEh mgh- 0 0 qEh- mgh- qEh- mgh 0 F 4N,= AB, 1,6 m, A B 2g 10 m s ,= 3sen 60 2 ° = 1cos 60 2 ° = 4 3 kg 15 8,4 J.- 4 3 kg 15 6,4 J.- 2 3 kg 5 8,4 J.- 8 3 kg 15 7,4 J. 4 3 kg 15 6,4 J. 1θ 2,θ 1θ 2.θ h P1τ P2,τ A1τ A2,τ P1 P2τ τ= A1 A2τ τ> P1 P2τ τ= A1 A2τ τ= P1 P2τ τ= A1 A2τ τ< P1 P2τ τ> A1 A2τ τ= P1 P2τ τ> A1 A2τ τ< 3 9. (Uece 2020) Um prato de massa está em repouso sobre uma mesa de jantar horizontal, com coeficiente de atrito estático entre a mesa e o prato dado por Considere que o módulo da aceleração da gravidade no local vale Suponha que seja aplicada ao prato uma força variável cujo módulo vai de zero até o valor em que o prato fique na iminência do deslizamento. Assim, sobre esse sistema mecânico, é correto afirmar que, durante a aplicação da força acima descrita, o trabalho realizado pela força de atrito sobre o prato é a) nulo e a soma vetorial de todas as forças atuantes no prato tem direção vertical. b) dado por c) nulo e a soma vetorial de todas as forças atuantes no prato também é nula. d) dado por 10. (Uece 2020) Uma pessoa, ao realizar um serviço na fachada de uma casa, fica apoiada pelos dois pés no topo de uma escada. Suponha que a escada perde o equilíbrio e tomba para trás, sem deslizar o ponto de apoio com o solo. Suponha também que a escada é indeformável, e que a trajetória do ponto de contato da pessoa com a escada seja um arco de círculo. Considere que a escada exerce sobre o usuário uma força de reação que tem direção radial nesse arco de círculo. Sobre o trabalho realizado pela força de reação da escada sobre os pés do usuário durante a queda, é correto afirmar que a) é nulo pois a força de reação é perpendicular ao deslocamento. b) é dado pelo produto da força de reação pelo comprimento do arco de círculo da trajetória. c) é dado pelo produto da força peso do usuário pelo comprimento do arco de círculo da trajetória. d) é nulo pois a força peso é constante. 11. (Uerj 2020) Uma criança em um velocípede é puxada por seu pai por uma distância horizontal de sob a ação da força resultante constante orientada conforme o esquema a seguir. Desprezando as forças dissipativas, calcule, em joules, o trabalho realizado por quando o conjunto velocípede e criança percorre a distância de 12. (Ufrgs 2020) A figura abaixo representa um pêndulo cônico: um pequeno corpo de massa preso à extremidade de um fio, gira, descrevendo uma circunferência horizontal com velocidade constante em módulo, e o fio forma um ângulo com a vertical. e são, respectivamente, a força de tração, exercida pelo fio, e a força peso. Considere as afirmações sobre o trabalho realizado por essas forças. I. O trabalho realizado pela componente vertical da força de tração, é nulo. II. O trabalho realizado pela componente radial da força de tração, é nulo. III. O trabalho realizado pela força é nulo. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 13. (Uece 2019) Considere um sistema massa mola cuja massa pode se deslocar horizontalmente sobre uma mesa também horizontal e com atrito. Assuma que a mola esteja inicialmente comprimida. No início da observação do sistema a massa está em repouso e passa a se deslocar sob a ação da mola. Imediatamente antes de se deslocar, a massa sofre ação da força de atrito estática até iniciar o movimento, depois passa a sofrer ação da força de atrito dinâmica até que a massa pare. Note que o sistema perde energia na forma de calor e que a força de atrito estática, na iminência do deslizamento, é maior que a dinâmica. Assim, é correto afirmar que, em módulo, o trabalho realizado pela força de atrito estático é a) zero. b) maior que o realizado pela força de atrito dinâmica. c) menor que o realizado pela força de atrito dinâmica. d) igual ao realizado pela força de atrito dinâmica. m E.µ g. Emg.µ Eg.µ 20 m, RF , ! RF ! 20 m. m, θ T P T cos ,θ T sen ,θ P 4 14. (G1 - cps 2019) O gráfico indica como varia a intensidade de uma força aplicada ininterruptamente sobre um corpo enquanto é realizado um deslocamento na mesma direção e no mesmo sentido das forças aplicadas. Na Física, existe uma grandeza denominada trabalho. O trabalho de uma força, durante a realização de um deslocamento, é determinado pelo produto entre essas duas grandezas quando ambas têm a mesma direção e sentido. Considerando o gráfico dado, o trabalho total realizado no deslocamento de em joules, corresponde a a) b) c) d) e) 15. (Ufrgs 2019) Na figura abaixo, um corpo de massa desliza com velocidade constante sobre um plano inclinado que forma um ângulo com o plano horizontal. Considere o módulo da aceleração da gravidade e despreze a resistência do ar. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Quando o centro de massa do corpo desce uma altura os trabalhos realizados pela força peso e pela força de atrito entre corpo e plano são, respectivamente, _____ e _____. a) – b) – c) – d) – e) – 16. (Espcex (Aman) 2019) Um motor tem uma potência total igual a e eleva de um volume de de água de um poço artesiano durante horas de funcionamento. O rendimento do motor, nessa operação, é de Dados: considere a aceleração da gravidade igual a e a densidade da água igual a a) b) c) d) e) 17. (Uece 2018) Considere um pneu de que gira sem deslizar sobre uma estrada horizontal. Despreze as deformações que o pneu possa sofrer, considere que o eixo de rotação se mantém sempre horizontal e que sobre o pneu haja apenas a força de atrito com a estrada e a força da gravidade e a normal. Durante um deslocamento de sobre a estrada, o trabalho realizado pela força de atrito é, em a) b) c) d) 18. (Uece 2018) Um livro de é posto para deslizar sobre uma mesa horizontal com atrito constante (coeficiente O trabalho realizado sobre o livro pela força normal à mesa é, em a) b) c) d) 19. (Famerp 2018) A figura mostra o deslocamento horizontal de um bloco preso a uma mola, a partir da posição e até atingir a posição O gráfico representa o módulo da força que a mola exerce sobre o bloco em função da posição deste. 8m, 160. 240. 280. 320. 520. M θ g h, Mgh- Mgh Mgh Mgh- Mgh sen θ Mgh- Mgh sen θ Mgh cos θ Mgh cos θ Mgh sen θ 1.500 W 15 m 49 10 L× 5 210 m s 1kg L. 30%. 50%. 60%. 70%. 80%. 10 kg ( 0,1)µ = 2(g 10 m s )= 2 m J, 20. 2. 200. 0. 500 g 0,1).µ = J, 50. 0. 500. 0,5. A C. 5 O trabalho realizado pela força elástica aplicada pela mola sobre o bloco, quando este se deslocada posição até a posição é a) b) c) d) e) 20. (Ufrgs 2018) A figura mostra três trajetórias, 1, 2 e 3, através das quais um corpo de massa no campo gravitacional terrestre, é levado da posição inicial para a posição final mais abaixo. Sejam e respectivamente, os trabalhos realizados pela força gravitacional nas trajetórias mostradas. Assinale a alternativa que correlaciona corretamente os trabalhos realizados. a) b) c) d) e) A B, 0,60 J. 0,60 J.- 0,30 J.- 0,80 J. 0,30 J. m, i f, 1 2W , W 3W , 1 2 3W W W< < 1 2 3W W W< = 1 2 3W W W= = 1 2 3W W W= > 1 2 3W W W> > 6 Gabarito: Resposta da questão 1: 01 + 04 = 05. [01] Verdadeira. O trabalho realizado pela força é determinado pela área sob a curva até o deslocamento mencionado de acordo com a figura abaixo. [02] Falsa. A aceleração do corpo quando ele está na posição é [04] Verdadeira. Entre o intervalo a função afim seria negativa, porém o módulo faz o rebatimento deste intervalo para valores positivos. [08] Falsa. Diferentes conjuntos do domínio têm imagens iguais, portanto esta não é uma função injetora. [16] Falsa. Neste momento a força resultante é nula, mas o corpo pode estar em movimento retilíneo uniforme. Resposta da questão 2: [C] O trabalho realizado é numericamente igual à área sob a região do gráfico no intervalo de interesse. Logo: Resposta da questão 3: 01 + 02 + 04 + 08 = 15. [01] Verdadeira. A aceleração, em módulo, é: [02] Verdadeira. Da equação que relaciona a velocidade com o tempo do MRUV, temos: Substituindo os valores e sabendo que a aceleração é negativa, finalmente obtemos: [04] Verdadeira. Por meio da equação de Torricelli podemos determinar a distância percorrida em função das velocidades e da aceleração. Então: [08] Verdadeira. O trabalho realizado sobre o carro pelos freios é: O trabalho da força peso é nulo, pois o peso é perpendicular ao deslocamento. Resposta da questão 4: [B] Potência fornecida pela miniusina: Energia gerada pela miniusina em um mês: Energia que deve ser fornecida pelos painéis: Portanto, o número de painéis deve ser igual a: Resposta da questão 5: a) Dados: O volume de água que atravessa a secção reta por unidade de tempo é a vazão. Assim, de acordo com o enunciado: ( )2 6 2 área 8 J 2 τ τ + × = = \ = x 6m= 23 m s . 2F 6 Na a 3m s m 2 kg = = \ = 0 x 3£ < ( )30 10 0,4 2 8 J τ τ + × = \ = 1 2F 480 Na a 2 10 m s . m 2400 kg -= = \ = ´ v 0 0 0 0v v at v v at v at == + Þ = - ¾¾¾® = - ( )1 20 0v 2 10 m s 20 s v 4 m s-= - - ´ × \ = 2 v 02 2 0 0 v v v 2ad d 2a == + ¾¾¾® = - ( ) ( ) 22 1 2 4 m s d d 40 m 2 2 10 m s- = - \ = × - ´ ( ) 4F d cos 180 480 N 40 m 1 19200 J 1,92 10 Jτ τ= × × ° = × × - \ = - = - ´ cos 90 0F d cos 90 0τ τ°== × × °¾¾¾¾¾® = m m m mgh VghP t t 1 10 10 15P 1 P 1,5 kW ρ Δ Δ = = × × × = = m m E 1,5 30 24 E 1080 kWh = × × = p p E 2000 1080 E 920 kWh = - = N 920N 40 N 23 = \ = 5 3 4Z 2,1 10 m s; L 10km 10 m; p 50m.» ´ = = = 5 4 L p x z 2,1 10z z L p v v v v 0,42m s t L p 10 50 Δ Δ ´ ´ ´ = Þ = ´ ´ Þ = Þ = Þ = ´ ´ 7 b) Resposta da questão 6: [B] O trabalho da força gravitacional é dado por: Como a força elétrica é perpendicular ao movimento da esfera, o seu trabalho é nulo, pois: Resposta da questão 7: [B] Como o bloco se desloca com velocidade constante, devemos ter: Altura percorrida pelo bloco: Logo, o trabalho será dado por: Resposta da questão 8: [A] Dado que e que ambos percorrem a mesma altura temos que: Para o atrito, tendo o bloco percorrido uma distância vem: Como chegamos a: Sendo assim: Resposta da questão 9: [C] O trabalho da força de atrito é dado por: Como não há deslocamento, o trabalho realizado pela força de atrito sobre o prato é nulo, assim como a soma vetorial de todas as forças atuantes sobre ele. Resposta da questão 10: [A] Como a força de reação da escada é perpendicular ao movimento, o trabalho realizado por ela é nulo. Resposta da questão 11: Decompondo temos: Como apenas realiza trabalho, chegamos a: Resposta da questão 12: [E] A figura abaixo mostra as componentes ortogonais da tração na corda. Onde e Nota-se pelo desenho, que todas as forças são perpendiculares ao deslocamento do pêndulo que ocorre na tangente da curva, assim, nenhuma força realiza trabalho. Portanto, as afirmativas [I], [II] e [III] estão corretas. 3águap 8V ghE mgh 10 900 10 70P P 6,3 10 W t t t 1 ρΔ Δ Δ Δ ´ ´ ´ = = = = Þ = ´ grav grav P h mgh τ τ = - × = - elet elet 0 elet F d cos90 0 τ τ = × × ° = !"#"$ mgsen60 F 3m 10 4 2 4 3m kg 15 ° = × × = \ = h 3sen60 1,6 2 h 0,8 3 m ° = = = 4 3mgh 10 0,8 3 15 6,4 J τ τ = - = - × × \ = - P mgh,τ = h, P1 P2τ τ= d, A AtF d Pcos dτ µ θ= = d h sen ,θ= A h PhPcos sen tg µτ µ θ θ θ = × = 1 2 1 2 A1 A2 tg tgθ θ θ θ τ τ < Þ < \ > Fat atF dτ = × RF , ! xF ! xF d 8 20 160 J τ τ = × = × \ = yT T cos θ= × xT T sen .θ= × 8 Resposta da questão 13: [A] Durante a atuação do atrito estático, o deslocamento da massa é nulo. Portanto: Resposta da questão 14: [D] Seguindo as instruções do enunciado, o trabalho total é: Resposta da questão 15: [B] Para o sistema não conservativo, o trabalho da força peso é: E o trabalho da força de atrito deve ter o mesmo valor em módulo, pois o bloco evolui com velocidade constante. Com isso, a resposta é letra [B]. Resposta da questão 16: [B] Massa de água elevada pelo motor: Cálculo da potência útil do motor: Portanto, o rendimento do motor é: Resposta da questão 17: [D] O atrito auxilia apenas na rotação do pneu em torno do seu eixo, e, dado que este não desliza, não há “força de arrastamento”, devendo ser nulo o valor do trabalho da força de atrito. Resposta da questão 18: [B] Como a força normal é perpendicular ao movimento, seu trabalho deve ser nulo. Resposta da questão 19: [A] O trabalho realizado pela força elástica será a área sob a curva entre o deslocamento da posição até a posição de acordo com o gráfico abaixo: A área hachurada é de: Resposta da questão 20: [C] Como o ponto inicial dos três trajetos coincidem e o ponto final também, os trabalhos da força gravitacional para os três trajetos são exatamente iguais, pois o trabalho depende apenas dos estados inicial e final, independendo do caminho realizado. e eF d F 0 0 J τ τ = × = × \ = (W) ( ) ( ) ( )W 60 2 0 40 6 2 20 8 6 120 160 40 W 320 J.= - + - + - = + + Þ = PT Mgh= atrT Mgh= - 4 4 m d V 1 9 10 m 9 10 kg = × = × × = × 4 u u mgh 9 10 10 15P t 5 3600 P 750 W Δ × × × = = × = u t P 750 0,5 P 1500 50% η η = = = \ = A B, ( ) ( ) 0,20 0,10 m W Área 8 4 N W 0,60 J 2 - = = + × \ =
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