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Física I: Lista de Exercícios 1- Trabalho e Energia
1) Calcule as energias cinéticas dos seguintes objetos se movendo nas velocidades dadas: (a) um zagueiro de 110,0
kg se movendo a 8,1 m/s, (b) uma bala de fuzil de 4,2 g a 950 m/s, (c) um carro de 1300 kg se movendo a 120
km/h.
2) Uma pessoa empurra um carro de 1300 kg aplicando uma força horizontal constante de 200 N. Se o carro se
desloca por uma distância de 10,0 m sobre uma pista horizontal, qual o trabalho realizado sobre o carro por essa
pessoa?
->
d
3) Uma mulher puxa uma mala com uma força constante de 50,0 N que faz um ângulo e = 60,0° com o piso
horizontal. Calcule o trabalho realizado pela mulher sobre a mala se essa se deslocar 25,0 m.
(a)
5) A figura mostra três forças constantes atuando sobre uma caixa (b)
que desliza 3,0 m para esquerda, sobre um piso horizontal sem atrito. Os módulos das
.--_-+--. (} forças são FI = 5,0 N, F2 = 9,0 N e F3 = 3,0 N e o ângulo indicado é e = 60°. (a) nesse
deslocamento, qual é o trabalho total realizado pelas três forças sobre a caixa? (b) A
energia cinética da caixa aumenta ou diminui?
4) A figura ao lado mostra uma pessoa se exercitando levantando um peso de 710 N. Na
figura (a) ela levanta o peso a uma altura de 0,650 m e na figura (b) ela o abaixa da mesma
altura. Considerando que os movimentos de subida e descida são feitos com velocidade
constante, qual o trabalho realizado pela pessoa sobre o peso (a) durante a subida e (b) na
descida? (c) Qual o trabalho realizado pela força gravitacional na subida e na descida?
6) A figura abaixo mostra uma criança puxando uma caixa de brinquedos com massa total m = 5,0 kg, deslocando-
a por uma distância de 2,0 m sobre um piso com atrito. O módulo da força de tração é 50 N e a corda faz um ângulo
e = 20° com a horizontal. (a) Qual é o trabalho realizado pela força de tração? (b) Se a caixa estava inicialmente
em repouso e ao final do deslocamento ela tinha velocidade de 5,3 m/s, qual o trabalho realizado pela força de
atrito?
7) a) Se o coeficiente de atrito cinético entre os pneus e um pavimento seco for de 0,80, qual é a menor distância
para fazer um carro parar, travando as rodas com o freio a uma velocidade de 28 m/s? b) Se o pavimento estiver
molhado, o coeficiente de atrito cinético se reduz a 0,25. A que velocidade você poderia dirigir no pavimento
molhado para que o carro consiga parar na mesma distância calculada em (a)?
8) Uma força de 800 N mantém esticada uma mola de distância de 0,200 m da sua posição indeformada. (a) qual é
a energia potencial da mola quando ela está esticada 0,200 m? (b) qual é a energia potencial da mola quando ela
está comprimida 5 em?
Bloco
preso
à mola
9) Um bloco é colocado sobre uma superficie sem atrito e é preso a uma
mola em estado indeformado, como mostra a figura. Seria necessária uma
força aplicada F = 4,9 N para manter o bloco em repouso em x: = 12 mm.
Qual o trabalho da força de mola sobre o bloco, se ele for puxado de x, = O
até X2 = 17 mm?------0'1 -----.v;
12) Uma partícula está sujeita a uma força Fx que varia com a posição como mostra o gráfico a seguir. Encontre
o trabalho realizado pela força sobre a partícula enquanto ela se move (a) de x =Oa x = 5,00 m, (b) de x = 5,00
m a x = 10,0 m, e (c) de x = 10,0 m a x = 15,0 m. (d) qual é o trabalho total realizado pela força na distância
de x = Oa X = 15,0 m?
10) Qual é a potência em hp, que precisa ser desenvolvida pelo motor de um automóvel de 1600 kg, movendo-se
com velocidade constante de 94 kmIh sobre uma estrada plana, se as forças de resistência totalizam 720 N?
XII) Em 06 de fevereiro de 2018, o foguete Space X Falcon Heavy foi lançado para o espaço levando como carga
um automóvel Tesla. 64 segundos após o lançamento ele estava a uma altitude de 10,0 km com velocidade de 1201
km/h.
Faça uma estimativa da potência média do foguete nesse intervalo, considerando que o deslocamento foi em linha
reta na vertical. Também para simplificar (muito!) os cálculos, considere que durante esse deslocamento a massa
do foguete permaneceu constante e i ual a 1.420.000 k .
13) Uma melancia de 5,00 kg é solta dajanela de um apartamento, a uma altura de 30,0 m com relação ao nível
da rua. Desprezando a resistência do ar, calcule a velocidade com que a melancia atinge a cabeça de um certo
Sr. Ricardo, que tem 1,90 m de altura.
y 14) Na figura, um carro de montanha-russa, de massa m = 825 kg, atinge o alto da primeira elevação com uma
velocidade ve = 17,0 rn/s a uma altura h = 42,0 m. O atrito é desprezível.
Primeira
ele vação
Qual é a velocidade do carro (a) no ponto A, (b) no ponto B e (c) no ponto C? (d) Que altura o carro alcança
na última elevação, que é alta demais para ser ultrapassada? (e) Se o carro tivesse uma massa duas vezes maior,
quais seriam as respostas dos itens (a) a (d)?
15) Um bloco de 2,00 kg é posicionado contra uma mola sobre um
plano inclinado de 30° e sem atrito. O bloco não está preso à mola. A
mola, cuja constante é igual a 1960 N/m, é comprimida 20,0 em e
depois solta. (a) qual é a energia potencial elástica da mola
comprimida? (b) qual a variação da energia potencial gravitacional do
sistema bloco-Terra, quando o bloco se move do ponto de onde foi
solto até o ponto mais alto no plano inclinado? (c) qual a distância ao
longo do plano inclinado, do ponto mais alto que o bloco atinge até o
ponto de onde ele foi solto?
Respostas
1)(a) 3,6 kJ, (b) 1,9 kJ, (c) 722 kJ; 2) 2,00 kJ 3) 625 J 4)(a) +462 J (b) -462 J (c) -462 J na subida e +462 J na
descida. 5) 1,5 J; aumenta; 6) (a) 941~(b) -23 J 7) a) 50 m; b) 16 rn/s 8)(a) 80 J, (b) 5 J; 9) -0,060 J;
\~ a)(a) 7,5 J, (b) 15 J, (c) 7,5 J, (d) 30 J; 1í.) 25 hp 1111) 3,4 GW 13) 23,5 rn/s ; 14) (a) 17 rn/s; (b) 26,5 rn/s;
(c)33,4 rn/s; (d) 56,7 m (e) continuam os mesmos valores. 15) (a) 39,2 J, (b) 39,2 J, (c) 4 m.
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