Atividade 3-física

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Atividade 3: Conservação de Energia Mecânica 
Prof. Thiago Dias 
Física Geral – Zootecnia 
Alunos: 
Thayná Araújo De Lucca Alves 
 
 PERGUNTAS E PROBLEMAS 
 1. EM AULA DISCUTIMOS QUE A ENERGIA PODE SER DESCRITA COMO A 
“CAPACIDADE DE REALIZAR TRABALHO”. COMO ISSO SE APLICA À ENERGIA 
POTENCIAL? EXEMPLIFIQUE. 
 SABENDO- SE QUE O OBJETO ARMAZENA ENERGIA DE ACORDO COM SUA 
POSIÇÃO PODEMOS IMAGINAR A SEGUINTE SITUAÇÃO COMO EXEMPLO: UM PESO 
LEVANTADO PELO HALTEROFILISTA QUANDO ELE É ERGUIDO E PARADO TAMBÉM 
ARMAZENA UMA ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL E ELA DEPENDE DA MASSA DO 
OBJETO QUE ESTAMOS ANALISANDO; DA ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE E A DA 
ALTURA EM QUE O OBJETO SE ENCONTRA 
IMAGINE UM ESTILINGUE EM POSIÇÃO DE EQUILÍBRIO DO SEU ELÁSTICO, MAS 
QUANDO VOCÊ PEGA UMA PEDRA E APLICA TRABALHO VOCÊ TIRA O ELÁSTICO DO 
PONTO DE EQUILÍBRIO E DEIXA ELE COM UMA ENERGIA POTENCIAL ARMAZENADA E 
ESSA ENERGIA QUER REALIZAR TRABALHO SOBRE A PEDRA. 
OS OBJETOS ENTÃO GANHAM VELOCIDADE E SE UM CORPO POSSUI VELOCIDADE, 
ELE POSSUI ENERGIA CINÉTICA 
 
 2. EXPLIQUE O TEOREMA TRABALHO-ENERGIA CINÉTICA ATRAVÉS DA SEGUNDA LEI 
DE NEWTON. 
 
 O TEOREMA DO TRABALHO E ENERGIA CINÉTICA AFIRMA QUE O TRABALHO 
REALIZADO SOBRE UM CORPO OU PARTÍCULA É EQUIVALENTE À VARIAÇÃO DE SUA 
ENERGIA CINÉTICA. 
JÁ A SEGUNDA LEI DE NEWTON DIZ QUE A FORÇA QUE ATUA EM UM CORPO É IGUAL A 
VARIAÇÃO DO MOMENTO, SABENDO DESSES CONCEITOS PODEMOS USAR COMO 
EXEMPLO O PÊNDULO DE NEWTON. 
QUANDO ERGUEMOS UMA BOLINHA DE PÊNDULO DE NEWTON, NÓS ESTAMOS 
DANDO ENERGIA A ELA, FEITO A PARTIR DE UMA FORÇA QUE NOS APLICAMOS PARA 
QUE ELA SAIA DO REPOUSO E MANTEMOS ESSA APLICAÇÃO DE FORÇA ATÉ QUE ELA 
SE DESLOQUE PARA O PONTO QUE PRECISAMOS. VALE LEMBRAR QUE UM OBJETO 
SOFRE OU REALIZA TRABALHO APENAS ENQUANTO EXISTA MOVIMENTO QUE 
RESULTE EM DESLOCAMENTO. 
O TRABALHO PODE SURGIR DE DUAS FORMAS SENDO O RESULTADO DE UMA FORÇA 
CONTRA OUTRA FORÇA OU SENDO A FORÇA RESPONSÁVEL POR ACELERAR UM 
OBJETO AUMENTANDO OU DIMINUINDO A VELOCIDADE O TRABALHO É RESPONSÁVEL 
POR TRANSFERIR ENERGIA A UM CORPO. A ENERGIA É A CAPACIDADE DE SE 
REALIZAR TRABALHO. 
A ENERGIA PODE SER ESCRITA DE MAIS DE UMA FORMA, O QUE MAIS NOS 
INTERESSA É A ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL; ENERGIA POTENCIAL 
ELÁSTICA E A ENERGIA CINÉTICA. 
ENTÃO A BOLINHA DO PÊNDULO DO NEWTON QUE NOS SUSPENDEMOS ADQUIRIU 
UMA ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL QUE DEPENDE RELATIVAMENTE DA 
ALTURA QUE ELA GANHOU EM RELAÇÃO A SUA POSIÇÃO INICIAL. ASSIM QUE 
SOLTAMOS A BOLINHA ENTÃO GANHA VELOCIDADE E SE UM CORPO POSSUI 
VELOCIDADE, ELE POSSUI ENERGIA CINÉTICA. 
VALE OBSERVAR QUE NESSE PENDULA A UMA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA E DE 
MOMENTO 
 
 
 
 3. Uma partícula se move em linha reta por um deslocamento descrito por ~d = 
(8 m)ˆi+cˆj enquanto submetida a uma força F~ = (2 N)ˆi − (4 N)ˆj (há outras forças 
agindo sobre o sistema). Qual o valor de c para que o trabalho realizado por F~ 
sobre a partícula seja (a) zero, (b) positivo e (c) negativo. 
O trabalho de uma partícula é definido pelo produto interno entre a força e o 
deslocamento, sendo 
Resolvendo o produto interno, temos que a expressão que nos dá o trabalho é 
 
 
 
 
A partir dessa equação de trabalho conseguimos calcular o valor de c para o 
trabalho realizado sobre a partícula. 
 
A) ZERO; 
Para este trabalho ser 0, basta igualarmos a expressão a 0: 
 
 
 
 
 
Assim temos que c = 4, para W=0. 
 
B) POSITIVO; 
Para este trabalho ser positivo, basta colocar esta expressão maior que 0: 
 
 
 
Invertemos a direção ao passar o valor negativo dividindo 
 
 Assim temos que c < 4, para W > 0. 
 
 
 
 
 
c) negativo 
Para esse trabalho ser negativo colocamos a expressão menor que 0: 
 
 
 
Invertemos a direção ao passar o valor negativo dividindo 
 
 
Assim temos que c > 4, para W < 0. 
 
Fonte de pesquisa - https://fisica.ufmt.br/nuvem/?p=1334 
 
4. Um elevador de 500 kg está subindo com velocidade v1 = 4,0 m/s. O guincho 
“patina” e faz com que o elevador caia com a = g/5. 
 (a) Se o elevador cai por 12 m, qual o trabalho realizado por seu peso? 
Fr = m.g 
Fr = 500 . 9,8 
Fr = 4900 N 
depois calculamos o trabalho 
T = F.d 
T = 4900. 12 
T = 5880J 
 
 (b) Qual o trabalho realizado pela força de tração? 
Ft = m.a 
Ft = 500 . g/5 
Ft = 500 . 9,8/5 
Ft = 980N é a força de tração, usamos esse valor para identificar o trabalho 
T = f.d 
T = 980 . 12 
T = 11760J é o trabalho realizado pela força de tração 
 
 
(c) Qual o trabalho total realizado pelas forças? 
T1 = 58800J 
T2 = 47040J 
Como o trabalho 2 está voltando na mesma direção ele fica negativo, então 
T1 + (-T2) = 58800J - 11760J = 47040J 
 5. Podemos afirmar que quando a energia mecânica não é conservada, essa 
energia é totalmente perdida (no sentido de não ter sido utilizada para mais 
nada)? Explique e de exemplos. 
 
Não podemos afirmar, pois é uma energia que se transforma em outra energia, 
ou seja, rouba a energia mecânica do nosso sistema e transforma em outro tipo 
de energia, geralmente sendo em energia térmica, mas pode se transformar 
em outras energias. 
por exemplo: imagine uma bola de ping pong batendo sobre a mesa, essa 
quantidade de energia que essa bolinha perde, parte dela é transformada em 
energia sonora, ou seja, não se perde, se transforma. 
 
6. Um carro de 1000 kg está viajando a 60 km/h=(16,6m/s) numa estrada 
plana. Os freios são aplicados por um tempo suficiente para reduzir a energia 
cinética do automóvel em 50 kJ. 
 Calculamos a energia cinética 
Ec = 0,5m.v² 
EC = 0,5(1000 . 16,6²) 
EC = 137780J 
(a) Qual a velocidade final do carro? 
87780/50000 = 13,2M/S 
 (B) QUAL O TRABALHO REALIZADO PELO ATRITO ENTRE OS PNEUS E A ESTRADA? 
T= EF - EI 
T = 0 - (M.V²/2) 
T = -1000 . (16,66/2) 
T = -138777,8 
T = -13X10^4J 
 (C) QUAL SERIA A REDUÇÃO ADICIONAL DE ENERGIA PARA FAZER O CARRO PARAR? 
137780 - 50000 = 87780J 
 
 7. ANTES DE FALAR EM CONSERVAÇÃO DE ENERGIA, FIZEMOS UMA DISCUSSÃO E 
DEFINIMOS UMA FORMA DE DEFINIR SE FORÇAS SÃO DITAS CONSERVATIVAS OU 
NÃO-CONSERVATIVAS. EXPLIQUE ESTE MÉTODO. 
As forças conservativas são as energias do sistema que se conservam, ou 
seja, que atrapalham na ida mas ajudam na volta de alguma forma. As não-
conservativas, a energia se perde por algum tipo de coisa, ou seja, ela 
transforma a energia de um corpo em outro tipo de energia, atrapalhando tanto 
na ida como na volta. 
 
 
 8. UMA MOEDA DE 4G É PRESSIONADA CONTRA UMA MOLA VERTICAL DE 
CONSTANTE DE MOLA K = 50 N/M, CONTRAINDO-A EM 14 CM. ATÉ QUE ALTURA A 
MOEDA SE ELEVARÁ QUANDO FOR SOLTA? 
 
Sabemos que a energia potencial elástica é igual a energia cinética, logo temos 
½ KX² = 1/2MV² E ADICIONANDO OS DADOS DO PROBLEMA 
½50N/M X 0,14² = 1/2 4G X V² 
V² = 0,245 
V² = V0 - 2 X G X H 
0,245 = 0 - 2 x (-10) x h 
h= 0,245/20 = 0,01225m 
então a moeda subirá até 12,25cm