256402622 1ª Lista de Mecanica Aplicada

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1ª Lista de exercícios
 Mecânica Aplicada
 Prof. Gilson Bispo Batista
 gilson@fisica.ufmt.br fisicalunar.blogspot.com.br
Aluno (a): RA:
Curso: semestre:
Questões
Cinemática de uma partícula: Trabalho
1. Explique:
a) O conceito de trabalho em Mecânica.
b) A equação do trabalho.
c) A propriedade gráfica.
d) Trabalho de um Peso.
e) Trabalho da Força elástica.
f) Trabalho de uma Força constante
g) Trabalho de uma Força variável.
 
2. Na figura abaixo, embora puxe a carroça com uma 
força horizontal de 1,0·103 N, o burro não consegue 
tirá-la do lugar devido ao entrave de uma pedra:
 
Qual o trabalho da força do burro sobre a carroça?
3. Um homem empurra um carrinho ao longo de uma 
estrada plana, comunicando a ele uma força constan-
te, paralela ao deslocamento, e de intensidade 3,0·102 
N. Determine o trabalho realizado pela força aplicada 
pelo homem sobre o carrinho, considerando um des-
locamento de 15 m.
4. Uma força de intensidade 20 N atua em uma par-
tícula na mesma direção e no mesmo sentido do seu 
movimento retilíneo, que acontece sobre uma mesa 
horizontal. Calcule o trabalho da força, considerando 
um deslocamento de 3,0 m.
5. A intensidade da resultante das forças que agem em 
uma partícula varia em função de sua posição sobre o 
eixo Ox, conforme o gráfico a seguir:
 
Calcule o trabalho da força para os deslocamentos:
a) de x1 = 0 a x2 = 8,0 m;
b) de x2 = 8,0 m a x3 = 12 m
c) de x1 = 0 a x3 = 12 m
6. Um carregador em um depósito empurra, sobre o 
solo horizontal, uma caixa de massa 20 kg, que ini-
cialmente estava em repouso. Para colocar a caixa 
em movimento, é necessária uma força horizontal de 
intensidade 30 N. Uma vez iniciado o deslizamento, 
são necessários 20 N para manter a caixa movendo-se 
com velocidade constante. Considere g = 10 m/s2.
a) Determine os coeficientes de atrito estático e ciné-
tico entre a caixa e o solo.
b) Determine o trabalho realizado pelo carregador ao 
arrastar a caixa por 5 m.
c) Qual seria o trabalho realizado pelo carregador se a 
força horizontal aplicada inicialmente fosse de 20 N? 
Justifique sua resposta.
Nota
7. O bloco da figura acha-se inicialmente em repou-
so, livre da ação de forças externas. Em dado instante, 
aplica-se sobre ele o sistema de forças indicado, cons-
tituído por F1 , F2 , F3 e F4 , de modo que F1 e F3 sejam 
perpendiculares a F4 : 
 
Sendo U1, U2, U3 e U4, respectivamente, os trabalhos 
de F1 , F2 , F3 e F4 para um deslocamento de 5,0 m, 
calcule U1, U2, U3 e U4.
8. O esquema a seguir ilustra um homem que, puxan-
do a corda verticalmente para baixo com força cons-
tante, arrasta a caixa de peso 4,0 · 102 N em movimen-
to uniforme, ao longo do plano inclinado:
 
Desprezando os atritos e a influência do ar e admitin-
do que a corda e a roldana sejam ideais, calcule o tra-
balho da força exercida pelo homem ao provocar na 
caixa um deslocamento de 3,0 m na direção do plano 
inclinado.
9. O gráfico abaixo representa a variação do valor al-
gébrico das duas únicas forças que agem em um corpo 
que se desloca sobre um eixo Ox. As forças referidas 
têm a mesma direção do eixo.
 
Calcule: 
a) o trabalho da força F1, enquanto o corpo é arrasta-
do nos primeiros 10 m
b) o trabalho da força F2, enquanto o corpo é arrasta-
do nos primeiros 10 m
c) o trabalho da força resultante, para arrastar o corpo 
nos primeiros 15 m.
10. Um projétil de massa m é lançado obliquamente 
no vácuo, descrevendo a trajetória indicada abaixo:
 
A altura máxima atingida é h e o módulo da acelera-
ção da gravidade vale g. Calcule os trabalhos do peso 
do projétil nos deslocamentos de A até B, de B até C e 
de A até C, respectivamente.
11. Considere uma tora de madeira de massa igual a 
2,0·102 kg, cilíndrica e homogênea, posicionada sobre 
o solo, conforme indica a figura.
 
Adotando g = 10 m·s–2, calcule o trabalho realizado 
por um grupo de pessoas para colocar a tora com o 
eixo longitudinal na vertical, apoiada sobre sua base.
12. Um bloco de massa igual a 2,0 kg é abandonado 
no topo de um plano inclinado, a 4,0 m de altura do 
solo. O ângulo de inclinação do plano é θ e os coefi-
cientes de atrito, estático e dinâmico, entre o corpo e 
o plano, são iguais a 0,25. Determine os trabalhos das 
forças que atuam sobre o bloco, desde o instante da 
partida até o instante em que ele atinge o solo.
Dados: sen θ = 0,80; cos θ = 0,60; g = 10 m/s²
13. Um carro move-se em trajetória retilínea. O grá-
fico da força que atua paralelamente à sua trajetória 
em função do deslocamento é apresentado a seguir. 
Calcule o trabalho dessa força de 0 a 300 m.
 
 
Potência e Rendimento 
14. Explique:
a) Potência
b) Rendimento
15. Na figura, um operário ergue um balde cheio 
de concreto, de 20 kg de massa, com velocidade 
constante. A corda e a polia são ideais e, no local, 
g = 10 m/s2. Considerando um deslocamento vertical 
de 4,0 m, que ocorre em 25 s, determine:
 
a) o trabalho realizado pela força do operário;
b) a potência média útil na operação.
16. Um guindaste ergue um fardo, de peso 1,0.103N, 
do chão até 4,0 m de altura, em 8,0 s. Calcule a potência 
média do motor do guindaste, nessa operação, em 
watts.
17. Um homem de 70 kg de massa sobe ao terceiro 
andar de um edifício, que está a uma altura de 15 m 
acima do nível da rua, em um tempo de 20 segundos. 
Admitindo-se g = 10 m/s², calcule a potência com que 
ele realiza esse trabalho.
18. Uma bomba deve tirar água de um poço à razão de 
7,5 l/s. Tendo o poço 10 m de profundidade e supondo 
que a aceleração da gravidade é 10 m/s2 e a densidade 
da água 1 kg/l, calcule a potência teórica da bomba. 
Adote (1 cv=750 W).
19. No esquema seguinte, F é a força motriz que age 
no carro e v, sua velocidade vetorial instantânea:
 
Sendo | F | = 1,0·103 N e |v | = 5,0 m/s, calcule, em kW, 
a potência de F no instante considerado.
 
20. Uma esteira rolante transporta 15 caixas de bebida
por minuto de um depósito no subsolo até o andar 
térreo. A esteira tem comprimento de 12 m, inclina-
ção de 30° com a horizontal e move-se com velocida-
de constante. As caixas a serem transportadas já são 
colocadas com a mesma velocidade da esteira. Se cada
caixa pesa 200 N, o motor que aciona esse mecanismo 
deve fornecera potência de quanto?
 
“Tudo deveria se tornar o mais simples possível, mas 
não simplificado.”
 Albert Einstein