Exercícios+de+Trabalho+Energia+Impulso+2017

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Universidade Veiga de Almeida
Faculdade de Engenharia
Lista de Exercícios de Trabalho, Impulso e Conservação de energia - 2017
Professor Alexandre
1- Na figura o bloco de massa 2,0 kg é lançado com velocidade de vo = 4,0 m/s. Sabendo que AC = 6,0 m, BC = 8,0 m e desprezando os atritos, determine: (a) a altura máxima atingida; (b) o trabalho realizado pela força peso durante a subida.
 
2- A força exercida sobre um objeto é F(x). Determine o trabalho realizado ao deslocar o objeto de x = 0 até x = 5 m quando a força é igual a:
F(x) = x2; (b) F(x) = x3; (c) F(x) = x (1 ̶ x).
3- Na figura o bloco tem massa de 2,0 kg e é abandonado no topo do plano inclinado. Sabendo-se que AC = 6,0 m, BC = 8,0 m e que o bloco atinge B com velocidade de 2,8 m/s, determine: (a) o trabalho total realizado entre A e B; (b) a variação da energia cinética. R: 7,84 J ; 7,84 J.
 
 4- Um bloco de massa igual a 2,0 kg é empurrado contra uma mola horizontal de massa desprezível, comprimindo-a numa distância de 15 cm. Quando liberado, ele ainda se move 60 cm sobre uma mesa horizontal antes de parar. A constante da mola é de 200 N/m. Qual é o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a mesa? R: 0,191.
5- Uma certa mola não satisfaz a lei de Hooke. Uma força é aplicada, medida em Newton, e é dada por F(x) = 52,8 x + 38,4 x2, e x em metros, a força aplicada é no sentido oposto a deformação. Calcule o trabalho necessário para esticar a mola de 0,50 m até 1,0 m. R: 31 J
6- Uma bola de ping-pong, de massa m = 2,5 g, caindo de uma grande altura, percorre os últimos 10 m de sua queda com velocidade uniforme de 10 m/s. Qual é a quantidade de energia transformada em calor nesse último trecho? R: 0,25 J
7- A figura mostra um trilho ABCD composto de dois trechos: AB = quadrante de uma circunferência de raio 80 cm, lisa; BC = horizontal áspero. Um bloco de massa 20 kg é abandonado em A, desliza ao longo de AB e pára em C. Sabendo-se que a distância entre B e C mede 4,0 m, determine: (a) a velocidade adquirida pelo bloco ao passar por B; (b) o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície horizontal no trecho BC. R: 3,96 m/s; 0,2.
 
8- No sistema temos dois blocos, A e B de massas mA = 2,0 kg e mB = 3,0 kg, presos por um fio ideal, comprimindo uma mola. O fio se rompe, e a mola se distende e cai por não estar presa a nenhum deles, o bloco A , então, adquire a velocidade de 6,0 m/s. Determine: (a) a velocidade de B; (b) a energia potencial elástica da mola; (c) o impulso produzido por A em B. R: – 4 m/s; 60 J; 12 N ( s.
 
9- Um projétil de massa m = 0,1 kg atinge horizontalmente, com velocidade de v = 100 m/s, o bloco de massa M = 1,9 kg inicialmente em repouso. Incrusta-se nele e ambos movem-se sem atrito sobre a superfície horizontal até comprimir a mola helicoidal horizontal, de constante elástica k = 2 ּ 102 N/m, ligada à parede vertical. Determine a deformação máxima da mola. R: 0,5 m.
 
10- Um caminhão de 7,5 ( 103 kg, viajando a 5 m/s na direção leste, colide com um carro de 1,5 ( 103 kg movendo-se a 20 m/s na direção contrária fazendo 30o com a horizontal. Após a colisão, os dois veículos permanecem enroscados um no outro. (a) Com que velocidade e em que direção os escombros continuarão se movendo? (b) Calcule o ângulo que os escombros fazem com a horizontal. R: 2,1 m/s; ( ; 53o
11- Um tronco de massa 50 kg desce um rio levado pela correnteza com velocidade constante de 2,0 m/s. Uma ave de massa 10 kg, voando a 2,0 m/s rio acima, procura pousar sobre o tronco. A ave escorrega de uma extremidade a outra sem conseguir permanecer sobre o tronco, saindo dele com velocidade de 0,5 m/s. Desprezando o atrito com a água, qual a velocidade final do tronco assim que a ave o abandona? Considere todas as velocidades em relação às margens do rio. R: 1,7 m/s
12- Uma bala de 5,20 g movendo-se a 672 m/s colide com um bloco de 700 g, em repouso, sobre uma superfície lisa. A bala emerge com sua velocidade reduzida para 428 m/s. Calcule: (a) a velocidade final do bloco; (b) o impulso do bloco sobre a bala; (c) o impulso da bala sobre o bloco. R: 1,81 m/s; 1,269 N ( s; 1,267 N ( s
13- Um cursor de dimensões desprezíveis e de massa m = 0,250 kg está ligado a uma mola cuja constante elástica é k = 150 N/m e cujo comprimento livre vale 100 mm. Se o cursor é liberado a partir do repouso em A ele se desloca ao longo da guia, sem atrito. Determinar: (a) a velocidade com que ele chega ao ponto B; (b) considere uma perda devido ao atrito em 10%, com que velocidade ele chega ao ponto B. R: 10,4 m/s; 9,6 m/s.
 
14- Um projétil de massa 3,00 g tem velocidade de 300 m/s e passa através de um bloco de 400 g suspenso por um fio de massa desprezível. O impulso comunicado ao bloco dá uma velocidade de 1,50 m/s ao bloco. Determine: (a) a velocidade da bala depois de ter passado através do bloco; (b) a altura alcançada pelo bloco depois que a bala passou através do mesmo; (c) o trabalho executado pela bala na passagem através do bloco; (d) a energia mecânica convertida em calor. R: 100 m/s; 0,1148 m; 120 J;119,55 J.
15- Um pássaro de massa 0,8 kg, praticamente em repouso no ar é atingido por um avião que voa a 250 m/s. Supondo que o impacto ocorreu com vidro inquebrável da cabine e que o pássaro aderiu a ele, calcule a intensidade da força média aplicada no vidro, sabendo que a duração do impacto foi de 1 milésimo de segundo. R: 2 ( 105 N
16- Uma bala de morteiro de 5 kg é disparada para cima com uma velocidade de 100 m/s fazendo um ângulo de 34o com a horizontal. (a) Qual é a energia cinética da bala no momento do disparo? (b) Qual é a variação da energia potencial da bala até o momento em que a bala atinge o ponto mais alto da trajetória? (c) Qual é a altura máxima atingida pela bala? R: 25 kJ; 7817,4 J; 159,5 m.
17- Um homem de 90 kg, em pé sobre uma superfície de atrito desprezível, chuta para frente uma pedra de 68 g de modo que ela adquire velocidade de 4 m/s. Que velocidade o homem adquire? R: 0,003 m/s
18- Um homem de 70 kg e um garoto de 35 kg, estão juntos sobre uma superfície gelada cujo atrito é desprezível. Um empurra o outro e o homem se desloca, para trás, com velocidade de 30 cm/s, em relação ao gelo. Determine a distância entre eles após 5 s. R: 450 cm.
19- Uma bola de beisebol de massa 0,25 kg é atirada por um lançador com velocidade de 13 m/s. O bastão de um rebatedor toma contato com a bola durante 0,01 s e a rebate com velocidade de 19 m/s na direção do lançador. Determinar a intensidade da força média aplicada pelo bastão à bola. R: 800 N
20- Uma bala cuja massa é de 15 g, tem velocidade horizontal de 325 m/s. Ela é disparada contra um bloco de madeira de 2 kg, suspensa por um fio de massa desprezível. A bala atravessa o bloco, e este se eleva até a altura de 15 cm, a partir da posição inicial. Calcular com que velocidade a bala sai do bloco. R:97 m/s
21- Na figura o bloco tem massa de 1,0 kg e tem velocidade inicial em A de 2 m/s e percorre a trajetória ABC. O trecho em rampa é perfeitamente liso e a partir do ponto B existe atrito de coeficiente igual a 0,10. Determine: (a) a distância d que o corpo percorre; (b) o trabalho total realizado entre A e B; (c) o trabalho da força de atrito de B até C. R: 72,25 m 70,8 J -70,8 J
 
 Bibliografia:
 Fundamentos da Macânica – Haliday - Resnick 4a Edição
 Os Alicerces da Física – Kazuhito – Fuke Carlos
 Fundamentos da Física – Ramalho – Nicolau – Toledo 
 Lista de Exercícios – Francisco Cordeiro
 Concursos Pré-Vestibular – IME – ITA – Escola Naval
 College Physics – Frederick J. Bueche
 Mecanica Vetorial para Engenheiros – F. P. Beer E.R. Johnston
 
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