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Em uma construção civil, os operários usam algumas máquinas simples para facilitar e diminuir sua carga diária de energia gasta na execução de seu ...

Em uma construção civil, os operários usam algumas máquinas simples para facilitar e diminuir sua carga diária de energia gasta na execução de seu trabalho. Uma das máquinas simples mais utilizadas são, por exemplo, as roldanas fixas e móveis. Em um dia comum de trabalho, um operário deve elevar, com velocidade constante, um bloco de pedra de massa m = 100 kg para o segundo andar da obra, que fica a uma altura h = 5,0 m em relação ao solo. Para essa tarefa, o operário utilizou um sistema com duas roldanas, uma fixa e outra móvel, e um cabo de massa desprezível, como mostra a figura. Considere g = 10 m/s2.

a) Faça um diagrama de forças que atuam sobre o bloco e identifique cada uma das forças.
b) Calcule a tração no cabo que está em contato com a mão do operário e o trabalho realizado por ele, para elevar o bloco até o segundo andar da obra.
c) Se foi gasto um tempo t = 10 s para o operário elevar o bloco até o segundo andar da obra, calcule a potência gasta nessa tarefa.

Essa pergunta também está no material:

Estudo Ativo Vol 3 - Ciências da Natureza-295-297
3 pág.

Enem Colégio Dom BoscoColégio Dom Bosco

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a) O diagrama de forças que atuam sobre o bloco é composto por: a força peso (P) que atua na vertical para baixo, a força de tração (T) que atua na vertical para cima e a força de resistência do ar (R) que atua na vertical para cima e é desprezível. b) Para calcular a tração no cabo que está em contato com a mão do operário, é necessário utilizar a equação de equilíbrio de forças na direção vertical. Assim, temos: ΣFy = T - P = 0 T = P T = m.g T = 100 kg x 10 m/s² T = 1000 N Para calcular o trabalho realizado pelo operário, é necessário utilizar a equação de trabalho realizado pela força constante. Assim, temos: W = F.d.cos(θ) W = T.h.cos(180°) W = -T.h W = -1000 N x 5,0 m W = -5000 J O trabalho realizado pelo operário é negativo, pois a força de tração está na direção oposta ao deslocamento do bloco. c) Para calcular a potência gasta pelo operário, é necessário utilizar a equação de potência. Assim, temos: P = W/t P = -5000 J / 10 s P = -500 W A potência gasta pelo operário é negativa, pois o trabalho realizado é negativo e o tempo é positivo. Isso significa que o operário está gastando energia para realizar a tarefa.

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