Fisica 1 - Lista Trabalho - Energia 2017.pdf

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Lista: “Trabalho / Energia” 
 
 
 
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Trabalho e Energia Cinética 
 
1. Uma corda exerce uma força constante de 17 N sobre uma 
caixa, ao puxar esta por 2,0 m em linha reta, 
horizontalmente. O ângulo entre a força exercida pela corda 
e o deslocamento da caixa é de 25º Qual é o trabalho 
realizado pela corda? (30,8J) 
 
2. Um trenó de 16 kg é puxado por uma corda sobre uma 
superfície de neve molhada, por uma distância horizontal de 
3,2 m. A tensão na corda permanece constante e igual a 5,8 
N e a corda faz um ângulo de 37o com a horizontal. 
Determine o trabalho realizado pela corda sobre o trenó. 
(14,8J) 
 
3. Uma arca de 50kg é empurrada por uma distância de 6m, 
com velocidade constante, numa rampa com inclinação de 
30º por uma força horizontal constante. O coeficiente de 
atrito cinético entre a arca e a rampa é 0,20. a) Calcule o 
trabalho realizado pela força aplicada; b) Calcule o trabalho 
realizado pelo peso da arca; c) Calcule o trabalho realizado 
pela força de atrito. 
 
4. Para empurrar um caixote de 25,0 kg numa rampa sem 
atrito que faz um ângulo de 25o com a horizontal, um 
operário exerce uma força de 209 N, paralela à rampa. Se o 
caixote se desloca de 1,5 m, qual o trabalho executado sobre 
o caixote a) pelo operário, b) pelo peso do caixote, c) pela 
força normal exercida pela rampa sobre o caixote. (313,5 J; 
- 155,3 J; zero) 
 
5. Uma caixa contendo concreto com massa total de 100 kg é 
puxada verticalmente para cima numa altura de 15 m com 
velocidade constante. Calcule o trabalho realizado pela 
tensão na corda e pela força peso. (14,7KJ; -14,7KJ) 
 
6. Um objeto de 10 kg cai de uma altura de 5 m. Determine o 
trabalho da força peso. (490J) 
 
7. Uma bola de 200 g é lançada verticalmente para cima e 
atinge uma altura de 10 m. Determine o trabalho da força 
peso. (-19,6J) 
 
8. Um corpo de massa 5 Kg é elevado de 4m por uma força 
vertical “F” de 80 N. Calcule: a) o trabalho realizado pela 
força “F”. (320 J); b) o trabalho realizado pela força peso. 
(- 196 J). 
 
9. Um corpo, com massa igual a 1 Kg, move-se com a 
velocidade de 50 cm/s. Calcule sua energia cinética em 
joules. (0,125 J) 
10. Um automóvel, com 1000 Kg, trafega com velocidade 
uniforme de 80 Km/h ao longo de uma estrada. Qual o valor 
da sua energia cinética? (246KJ) 
 
11. Um corpo de 5 Kg é levantado por uma corda que exerce 
sobre ele uma tensão “T” que o acelera de 5 m/s2. O corpo é 
levantado 3 m. Calcule: a) o valor da tensão “T” (74 N); b) 
o trabalho realizado por “T” (222 J); c) o trabalho realizado 
pela força peso (- 147 J); d) a energia cinética final do 
corpo, depois de ser elevado 3 m, partindo do repouso. 
(75 J) 
 
12. Na brincadeira conhecida como cabo-de-guerra, dois grupos 
de palhaços utilizam uma corda ideal que apresenta um nó 
no seu ponto mediano. O gráfico abaixo mostra a variação 
da intensidade da resultante F das forças aplicadas sobre o 
nó, em função da sua posição x. Considere que a força 
resultante e o deslocamento sejam paralelos. Determine o 
trabalho realizado por F no deslocamento entre 2,0 e 9,0m. 
(190 J) 
 
 
13. Um corpo de massa 2 kg é lançado verticalmente para cima. 
O módulo da sua velocidade altera-se como está 
representado no diagrama. Com base nesse diagrama, 
calcule o trabalho realizado sobre o corpo durante o 
primeiro segundo. (- 100 J) 
 
 
14. Um professor de física propõe o seguinte experimento 
Pendurou um bloco de 5 kg em uma mola. Percebeu que a 
mesma distendeu 2cm. Qual o valor do trabalho realizado 
pela: a) mola?, b) força peso? 
 
15. Uma mola de massa desprezível é colocada sobre uma 
superfície na vertical. Uma das pontas é fixa à superfície e a 
outra aponta para cima (Figura a). a) Coloca-se uma massa 
de 1 kg sobre a mola com cuidado até que a mola alcance 
uma nova posição de equilíbrio deslocada 17 cm em relação 
 Lista: “Trabalho / Energia” 
 
 
 
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à situação inicial. (Figura b). Qual a constante da mola?; b) 
A massa de 1 kg é retirada e substituída por uma massa de 2 
kg. A mola é comprimida até uma posição em que o topo da 
mola se deslocou de 42 cm em relação à situação inicial em 
que a mola não tinha nenhuma massa em cima. Qual o valor 
da força extra aplicada na mola? (R: 57,6N/m; 4,6N) 
 
 
 
16. Que relação há entre o trabalho necessário para esticar de 2 
cm uma mola elástica em relação ao seu comprimento 
natural e o trabalho para esticar de apenas 1cm a mesma 
mola? 
 
17. É necessário realizar um trabalho de 12,0J para esticar 
3,0cm uma mola a partir do seu comprimento sem 
deformação. Calcule o trabalho necessário para esticar 
4,0cm essa mola a partir do seu comprimento sem 
deformação. (R: 21,33J) 
 
18. Um bloco está preso a uma mola, cuja constante é K = 
2200N/m, e desliza sobre uma superfície horizontal. Calcule 
o trabalho realizado pela força da mola sobre o bloco 
quando este se move 0,15m. (R: 24,7J) 
 
19. Uma força de 160N estica 0,050m uma certa mola a partir 
do seu comprimento sem deformação. a) Qual é a força 
necessária para esticar essa mola 0,015m a partir do seu 
comprimento sem deformação? e para comprimi-la 
0,020m?; b) Qual é o trabalho necessário para esticar essa 
mola 0,015m a partir do seu comprimento sem deformação? 
Qual é o trabalho necessário para comprimir essa mola 
0,020m a partir do seu comprimento sem deformação? (R: 
48N, 64N; 0,36,J, 0,640J) 
 
Energia potencial 
 
1. Em relação ao solo, qual é a energia potencial para um 
elevador de 800 kg no alto da Torre Sears em Chicago, 
situada a uma altura de 440m acima do solo? (3,45 x 106J) 
 
2. Determine a variação da energia potencial gravitacional de 
um objeto de 1 Kg que é elevado do solo a uma altura de: a) 
1m; b) 25m e c) 1 Km. (9,8J; 245J; 9,8KJ) 
 
3. Um homem, com massa de 80 Kg, sobe uma escada de 5m de 
altura. Calcule: a) o aumento da energia potencial do homem; 
b) o trabalho mínimo que o homem deve efetuar para subir a 
escada. (3920J; 3920J) 
 
4. Um arremessador de pesos lança um peso de 71,1 N que sai 
da sua mão a uma distância de 1,52 m acima do solo. a) 
Determine o trabalho realizado pela força gravitacional 
quando o peso se elevou a uma altura de 2,13 m acima do 
solo. Inclua o sinal correto do trabalho.; b) determine a 
variação da energia potencial gravitacional (U = Uf - Ui) do 
peso. (- 43,4 J; + 43,4 J ) 
 
5. Quando um adulto de 81 kg usa uma escada em espiral para 
subir até o segundo andar de sua casa, sua energia potencial 
gravitacional aumenta de 2,00 x 103 J. De quanto aumenta a 
energia potencial de uma criança de 18 kg quando ela sobe 
uma escada normal até o segundo andar? (444,5 J) 
 
6. Um esquiador de 75 kg é transportado por um teleférico de 
2830 m de comprimento até o topo de uma montanha. O 
teleférico faz um ângulo de 14,6º com a horizontal. Qual a 
variação da energia potencial do esquiador? (5,2 x 105 J) 
 
7. Uma determinada mola armazena 25 J de energia potencial 
quando sofre compressão de 7,5 cm. Qual é a constante da 
mola? (8889 N/m) 
 
8. Uma força de 720N estica uma mola até uma distância de 
0,150 m. Qual é a energia potencial da mola quando uma 
massa de 60,0kg está pendurada verticalmente nessa mola? 
(36 J) 
 
Conservação de Energia 
 
1. Uma esfera de massa 5 kg é abandonada de uma altura de 
45m num local onde g = 9,8m/s2. Calcular a velocidade do 
corpo ao atingir o solo. Despreze os efeitos do ar. (29,7 m/s) 
 
2. Um garoto abandona uma pedra de massa 20 g do alto de um 
viaduto de 5 m de altura em relação ao solo. Considerando g 
= 9,8 m/s2, determinea velocidade e a energia cinética da 
pedra ao atingir o solo. (Despreze os efeitos do ar.) (0,98 J; 
~10 m/s) 
 
3. Do alto de uma torre de 61,6 n de altura, lança-se 
verticalmente para baixo, um corpo com velocidade de 8 m/s. 
Calcule a velocidade com que o corpo atinge o solo. Adote g 
= 9,8m/s2 e despreze os efeitos do ar. (35,6 m/s) 
 
4. Uma pulga pode saltar cerca de 20 cm acima de uma 
superfície. Estime a energia cinética inicial de uma pulga de 
200mg quando ela deixa a superfície. (4 x 10-4J) 
 
5. Uma bola de peso igual a 2N é lançada verticalmente para 
cima com velocidade inicial de 25m/s. Determine: a) a 
energia mecânica da bola no instante do lançamento; b) a 
energia mecânica no ponto máximo; c) a altura máxima 
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alcançada pela bola; d) a energia cinética da bola quando esta 
estiver no meio da trajetória. (62,5J; 62,5J; 31,25m; 31,25J) 
 
6. Uma bola de 500g é arremessada verticalmente para cima. 
Sabendo que a energia mecânica no início do lançamento é de 
100J, determine: a) a velocidade inicial da bola; b) a altura 
máxima atingida pela bola; c) a velocidade da bola quando 
está a uma altura de 10m; d) a energia potencial gravitacional 
quando a bola está a 15m de altura. (20m/s; 20m; 14,1m/s; 
75J) 
 
7. Um pêndulo de massa 1 kg é levado a posição horizontal e 
então abandonado. Sabendo que o fio tem um comprimento 
de 0,8 m e g = 9,8 m/s2, calcule a velocidade do pêndulo 
quando passar pela posição de altura mínima. (3,9 m/s) 
 
 
8. Um corpo de 3Kg desliza ao longo duma superfície lisa 
horizontal com velocidade de 5m/s, e encontra uma rampa 
também lisa, com ângulo de inclinação igual a 30º. Qual a 
distância percorrida pelo corpo, no plano inclinado? (2,5m) 
 
9. Um bloco de 6 Kg desliza por um plano inclinado de 30o, 
partindo do repouso. Depois de escorregar 10m, sua 
velocidade é de 7m/s. Determine: a) o trabalho realizado 
pela gravidade sobre o bloco nesta descida; b) o aumento da 
energia cinética do bloco; c) o aumento, ou diminuição, da 
energia mecânica total. (300J; 147J; diminui 153J) 
 
10. Uma esfera é suspensa por um fio ideal. Quando 
abandonada da posição A sem velocidade inicial, ela passa 
por B com velocidade de 10 m/s. Desprezando as 
resistências, determine o valor da altura h, de onde a esfera 
foi solta. Adote g = 9,8 m/s2. (5,1 m) 
 
11. Uma esfera parte do repouso em A e percorre o caminho 
representado sem nenhum atrito ou resistência. Determine 
sua velocidade no ponto B. (9,9 m/s) 
 
20. Um corpo de massa igual a 0,5 kg e velocidade constante de 
10 m/s choca-se com uma mola de constante elástica 800 
N/m. Desprezando os atritos, calcule a máxima deformação 
sofrida pela. mola. (25 cm) 
 
Potência 
 
1. Um elevador lotado tem uma massa de 3,0 x 103 kg e é 
capaz de subir 210m em 23s com velocidade constante. 
Qual a potência média aplicada ao elevador pelo cabo? 
(R: 270kW) 
 
2. Se um teleférico transporta 100 passageiros com um peso 
médio de 70 kg a uma altura de 150m em 60s com 
velocidade constante, qual é a potência média do teleférico? 
(R: 172KW) 
 
3. Um bloco de 100 kg é puxado com uma velocidade 
constante de 5,0m/s sobre um piso horizontal por uma força 
de 122N orientada 37o acima da horizontal. Qual a potência 
aplicada pela força? (R: 488W) 
 
4. Em quanto tempo um motor de potência igual a 1500 W 
realiza um trabalho de 4500 J? (R: 3,2s) 
 
5. Um motor de potência 55000 W aciona um carro durante 30 
minutos. Qual é o trabalho desenvolvido pelo motor do 
carro? (R: 9,9MJ) 
 
6. Um cavalo puxa uma carroça com uma força de 180N que 
faz um ângulo de 30o com a horizontal e se move com uma 
velocidade de 10 km/h. Determine: a) Qual o trabalho 
executado pelo cavalo em 10 minutos?; b) Qual a potência 
média do cavalo em cavalos-vapor (hp)? (1hp = 746W) (R: 
2,6 x 105 J; 0,58hp) 
 
7. Uma força horizontal constante de 3N arrasta uma caixa ao 
longo de uma superfície plana horizontal, com velocidade 
constante “V0”. A força dissipa a potência de 5W. Calcule: 
a) o valor de “V0”; b) O trabalho realizado em 3s. (R: 1,7 
m/s; 15,3J) 
 
8. Uma força constante de 4N atua num ângulo de 30o com a 
horizontal, sobre um corpo de 2 kg, que está sobre uma 
superfície plana com atrito. O corpo move-se com a 
velocidade constante de 50 cm/s. Calcule: a) a força normal 
exercida pela superfície sobre o corpo; b) o coeficiente de 
atrito cinético; c) a potência da força aplicada; d) o trabalho 
da força de atrito no intervalo de 3s. (R: 17,6N; 0,19; 1,7W; 
5,2J) 
 
9. Um automóvel, com 1000 kg, trafega com velocidade 
uniforme de 80 km/h ao longo de uma estrada, e sobe 50m 
em cada quilômetro percorrido. Qual a potência do motor 
utilizada nesse processo? (R: 653 W)