Lista de execicio Trabalho e Energia

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Departamento de Física – UEFS 
Profa Ana Carla Bitencourt 
FIS 110 – Física I 
Semestre 2017.2 
 
4ª Lista de Exercícios – Trabalho e Energia Cinética 
(Questões selecionadas do Livro Sears e Zemansky) 
 
01) (6.8) Um carrinho de supermercado carregado está sendo empurrado pelo pátio do 
estacionamento sob vento forte. Você aplica uma força constante F = (30 N)i - (40 N)j ao 
carrinho enquanto ele percorre um deslocamento d = (– 9,0 m)i – (3,0 m)j. Quanto trabalho a 
força exercida por você realiza sobre o carrinho de supermercado? R: -150 J 
02) (6.14) Uma melancia de 4,80 kg é largada (velocidade inicial nula) da extremidade do 
telhado de um edifício a uma altura de 25,0 m. A resistência do ar é desprezível. a) Calcule o 
trabalho realizado pela gravidade sobre a melancia durante seu deslocamento do telhado ao 
solo. b) Imediatamente antes da melancia colidir com o solo, qual é (i) sua energia cinética; e 
(ii) sua velocidade escalar? c) Qual das respostas nos itens (a) e (b) seria diferente se a 
resistência do ar fosse significativa? R: a) 1176 J; b) 1176 J; 22,1 m/s; c) item (b) seria 
diferente. 
03) (6.30 e 6.31) Uma menina aplica uma força F paralela ao eixo Ox sobre um trenó de 10,0 
kg que se desloca sobre a superfície congelada de um lago pequeno. À medida que ela 
controla a velocidade do trenó, o componente x da força que ela aplica varia com a 
coordenada x do modo indicado na Figura 1. Calcule o trabalho realizado pela força F quando 
o trenó se desloca a) de x = 0 a x = 8,0 m; b) de x = 8,0 m a x = 12,0 m; c) de x = 0 a x = 12,0 
m. d) Suponha que o trenó esteja inicialmente em repouso em x = 0. Use o teorema do 
trabalho-energia para calcular a velocidade do trenó em x = 8,0 m e x = 12,0 m. R: a) 40 J; b) 
20J; c) 60 J; d) 2,83 m/s; 3,46 m/s 
04) (6.36) Um bloco de gelo de 4,0 kg é colocado contra uma mola horizontal cuja constante 
da força é k = 200 N/m, sendo comprimida em 0,025 m. A mola é liberada e acelera o bloco 
em uma superfície horizontal. Despreze o atrito e a massa da mola. a) Calcule o trabalho 
realizado pela mola sobre o bloco quando ele se desloca de sua posição inicial até o local em 
que a mola retorna ao seu comprimento sem deformação. b) Qual é a velocidade do bloco no 
instante em que ele abandona a mola? R: a) 0,063 J; b) 0,18 m/s 
05) (6.46) Uma rocha de 20,0 kg está deslizando sobre uma superfície horizontal áspera a 
8,0 m/s e para em função do atrito. O coeficiente de atrito cinético entre a rocha e a superfície 
é 0,200. Que potencia média é produzida pelo atrito até que a rocha pare? R: 157 W 
06) (6.57) Um carregador empurra uma mala de 20,0 kg para cima de uma rampa com 
inclinação de 25,0° acima da horizontal com uma força F de módulo igual a 140 N que atua 
paralelamente à rampa. O coeficiente de atrito cinético é dado por c = 0,300. Se a mala se 
desloca 3,80 m ao longo da rampa, calcule a) o trabalho realizado sobre a mala pela força F; 
b) o trabalho realizado sobre a mala pela força gravitacional; c) o trabalho realizado sobre a 
mala pela força normal; d) O trabalho realizado sobre a mala pela força de atrito; e) o trabalho 
total realizado sobre a mala; f) se a velocidade da mala é nula na parte inferior da rampa, 
qual é a sua velocidade depois que ela se desloca 3,80 m ao longo da rampa? R: a) 532 J; b) 
-314,8 J; c) zero; d) -202,5 J; e) 14,7 J; f) 1,21 m/s 
07) (6.62) Um pacote de 5,0 kg desliza para baixo de uma rampa inclinada de 12,0° abaixo 
da horizontal. O coeficiente de atrito cinético entre o pacote e a rampa é c = 0,310. Calcule 
a) o trabalho realizado sobre o pacote pelo atrito; b) o trabalho realizado sobre o pacote pela 
gravidade; c) o trabalho realizado sobre o pacote pela força normal; d) o trabalho total 
realizado sobre o pacote. e) Se o pacote possui uma velocidade de 2,20 m/s no topo da 
rampa, qual é sua velocidade depois de descer 1,50 m ao longo da rampa? 
08) (6.69) Um pequeno bloco com massa de 0,120 kg está ligado a um fio que passa através 
de um buraco em uma superfície horizontal sem atrito (Figura 2). Inicialmente, o bloco gira a 
uma distância de 0,40 m do buraco com uma velocidade de 0,70 m/s. A seguir, o fio é puxado 
para baixo, fazendo o raio do círculo encurtar para 0,10 m. Nessa nova distância verifica-se 
que sua velocidade passa para 2,80 m/s. a) Qual era a tensão no fio quando o bloco possuía 
velocidade v = 0,70 m/s? b) Qual era a tensão no fio quando o bloco possuía velocidade final 
v = 2,80 m/s? c) Qual foi o trabalho realizado pela pessoa que puxou o fio? R: a) 0,15 N; b) 
9,41 N; c) 0,44 J 
09) (6.71 e 6.88) Um bloco de gelo com massa de 6,0 kg está inicialmente em repouso sobre 
uma superfície horizontal sem atrito. A seguir, um trabalhador aplica uma força horizontal F 
sobre ele. Como resultado, o bloco se move ao longo do eixo Ox de tal modo que sua 
posição em função do tempo é dada por x(t) = t2 + t3, onde  = 0,200 m/s2 e  = 0,020m/s3. 
a) Calcule a velocidade do bloco quando t = 4,0 s. b) Calcule o módulo de F quando t = 4,0 s. 
c) Calcule o trabalho realizado pela força F durante os primeiros 4,0 s do movimento. d) 
Calcule a potência do trabalhador em função do tempo. e) Qual é o valor numérico da 
potência (em watt) para t = 4,0 s? 
10) (6.81) Um bloco de 5,0 kg se move com vo = 6,0 m/s sobre uma superfície horizontal sem 
atrito, dirigindo-se contra uma mola cuja constante é dada por k = 500 N/m e que possui uma 
de suas extremidades presa a uma parede (Figura 3). A massa da mola é desprezível. a) 
Calcule a distância máxima que a mola pode ser comprimida. b) Se a distância máxima que a 
mola pode ser comprimida fosse 0,150 m, qual seria o valor máximo de vo? R: a) 0,60 m; b) 
1,50 m/s 
11) (6.93) O coração humano é uma bomba potente e extremamente confiável. A cada dia 
ele recebe e descarrega cerca de 7500 l de sangue. Suponha que o trabalho realizado pelo 
coração seja igual ao trabalho necessário para elevar essa quantidade de sangue até uma 
altura igual à altura média de uma pessoa (1,63 m). A densidade (massa por unidade de 
volume) sangue é igual a 1,05 x 103 kg/m3. a) Qual é o trabalho realizado pelo coração em 
um dia? b) Qual a potência em watts? 
 
 
 
Figura 1 
 
Figura 2 
 
 
 
Figura 3