Lista_7_fisica_B1_2024

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<p>Lista VII - Trabalho e energia</p><p>Prof. W.L. Scopel</p><p>1. Um próton (massa 𝑚 = 1,67× 10−27 kg) está sendo acelerado em linha reta a 3,6× 1015 m/s2 em uma</p><p>máquina. Se a velocidade inicial do próton for de 2,4×107 m/s e ele se deslocar por 3,5 m, determine:</p><p>(a) a velocidade final do próton.</p><p>(b) a variação em sua energia cinética.</p><p>2. Uma força constante age sobre uma partı́cula de massa 3,0 kg que inicialmente estava em repouso. A</p><p>ação da força se dá de tal forma que a posição da partı́cula em função do tempo é dada por 𝑥 = 3,0𝑡−4,0𝑡2,</p><p>com 𝑥 em metros e 𝑡 em segundos. Determine o trabalho realizado sobre a partı́cula pela força exercida</p><p>sobre ela a partir de 𝑡 = 0 até 𝑡 = 4 s.</p><p>3. Uma corda é usada para abaixar verticalmente um bloco de massa M, inicialmente em repouso, com</p><p>uma aceleração constante para baixo de 𝑔/4, onde 𝑔 é a aceleração da gravidade. Quando o bloco tiver</p><p>caı́do uma distância 𝑑, encontre:</p><p>(a) o trabalho realizado pela força da corda sobre o bloco.</p><p>(b) o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o bloco.</p><p>(c) a energia cinética do bloco.</p><p>(d) a velocidade do bloco.</p><p>4. A Fig. 1 mostra três forças aplicadas a um baú que se move para a esquerda por 3 m sobre uma superfı́cie</p><p>sem atrito. Os módulos das forças são 𝐹1 = 5 N, 𝐹2 = 9 N e 𝐹3 = 3 N.</p><p>(a) Qual é o trabalho resultante que as três forças realizam sobre o baú durante o deslocamento?</p><p>(b) A energia cinética do baú diminui?</p><p>Figura 1: Desenho esquemático do exercı́cio 4.</p><p>1</p><p>5. A única força atuante sobre um corpo de 2 kg enquanto ele se move na direção positiva do eixo x̂ possui</p><p>uma componente igual a 𝐹𝑥 = −6 N. Sabendo que a velocidade do corpo em 𝑥 = 3 m é 8 m/s, pede-se:</p><p>(a) Qual é a velocidade do corpo em 𝑥 = 4 m.</p><p>(b) Em qual valor positivo de 𝑥 o corpo terá uma velocidade de 5 m/s?</p><p>6. Considere uma partı́cula que se desloca da posição ®r𝑖 = 2î+3ĵ m para uma posição ®r 𝑓 = −4î−3ĵ m, se</p><p>movendo inicialmente ao longo do eixo x̂ e em seguida ao longo do eixo ŷ. Qual é o trabalho realizado</p><p>por uma força ®F = 2î+3ĵ que atua sobre esse corpo durante seu movimento?</p><p>7. Um bloco de 100 kg é puxado com velocidade constante de módulo 5 m/s, sobre uma superfı́cie com</p><p>atrito, que gera uma força de módulo 122 N. Determine:</p><p>(a) Qual é a taxa de realização de trabalho da força aplicada?</p><p>(b) Qual é a taxa de realização de trabalho da força de atrito?</p><p>8. O gráfico da Fig. 2 descreve a variação do módulo de uma força ®F aplicada em um objeto de massa</p><p>𝑚 = 10 kg. Considerando que essa força é paralela ao deslocamento do objeto, determine:</p><p>(a) O trabalho realizado pela força entre 𝑥 = 0 e 𝑥 = 8 m.</p><p>(b) O trabalho realizado pela força entre 𝑥 = 8 e 𝑥 = 12 m.</p><p>(c) Se o trenó partiu do repouso em 𝑥 = 0, qual será o módulo de sua velocidade em 𝑥 = 12 m.</p><p>Figura 2: Gráfico de força versus deslocamento para o exercı́cio 8.</p><p>9. Uma rocha de 200 kg está deslizando sobre uma superfı́cie com atrito a 8 m/s e eventualmente para em</p><p>função do atrito. Se o coeficiente de atrito entre a rocha e o solo é 0,2 e a única força que age sobre o</p><p>bloco na direção de movimento é a força de atrito, determine qual foi a distância percorrida pela rocha</p><p>até parar.</p><p>10. Johnny foi designado para projetar um para-choques com molas para as paredes de um estacionamento.</p><p>Um carro de 1200 kg se movendo à 0,65 𝑚/𝑠 não pode comprimir as molas mais do que 0,090 m antes</p><p>de parar. Qual deve ser a constante de força da mola? Considere a mola como tento massa desprezı́vel.</p><p>11. Uma pessoa passa parte do seu dia caminhando, de modo que gasta energia com uma taxa média de 300</p><p>W. No restante do dia, enquanto sentada, gasta energia com uma taxa média de 100 W. Num perı́odo de</p><p>16 horas, esta pessoa gastou um total de 1,00x107 J. Quantas horas a pessoa gastou caminhando?</p><p>2</p>