Lista de Exercícios de Física I Assunto: Trabalho e Energia Cinética

Lista de Exercícios de Física I Assunto: Trabalho e Energia Cinética

Instituto Nacional de Telecomunicações - INATEL 5a Lista de Exercícios de Física I Assunto: Trabalho e Energia Cinética

1) Um trenó com massa igual a 8 kg se move em linha reta sobre uma superfície sem atrito. Em um ponto de sua trajetória, sua velocidade possui módulo igual a 4 m/s; depois de percorrer mais 2,5 m além deste ponto, sua velocidade possui módulo igual a 6 m/s. Use o teorema trabalho-energia para determinar a força que atua sobre o trenó, supondo que ela seja constante e que atue no sentido do movimento do trenó. (32N)

2) Uma menina aplica uma força F paralela ao eixo Ox sobre um trenó de 10 kg que está se deslocando sobre a superfície congelada de um lago pequeno. À medida que ela controla a velocidade do trenó, a componente x da força que ela aplica varia com a coordenada x do modo indicado na figura abaixo. Calcule o trabalho realizado pela força F quando o trenó se desloca:

b) de x = 8 m a x = 12 m. (20J) c) de x = 0 a x = 12 m. (60J) d) de x = 12 m a x = 4 m. (- 50J)

3) Você empurra seu livro de Física 1,50 m ao longo do topo de uma mesa horizontal com uma força horizontal de 2,40 N. Sabendo que o trabalho total realizado é de 2,70 J, podemos afirmar que existe força de atrito? (Justifique). Em caso afirmativo, determine o valor da força de atrito. (0,6 N)

4) Um fazendeiro amarra seu trator a um trenó carregado de madeira e o puxa por uma distância de 20 m ao longo de um terreno horizontal com neve, onde o atrito não é desprezível e se opõe ao movimento com uma força de 2500 N. O trator exerce uma força constante de 4000 N formando um ângulo de 36,9º acima da horizontal, como indicado na figura abaixo. Supondo que o trenó esteja inicialmente em repouso, determine a velocidade final após percorridos 20 m de distância. Considere:

• peso total do trenó carregado: 5000 N

5) Calcule a energia cinética, em joules, de um automóvel de 1600 kg viajando a 50 km/h. Qual é o fator de variação da energia cinética quando a velocidade dobra? (154,32kJ, 4 vezes maior)

6) Uma bola de beisebol de massa igual a 0,145 kg é lançada verticalmente de baixo para cima com velocidade de 25 m/s.

a) Qual é o trabalho realizado pela gravidade quando a bola atinge uma altura de 20 m acima da mão do lançador?(-28,4J) b) Use o teorema do trabalho-energia para calcular a velocidade da bola quando ela atinge a altura de 20 m acima da mão do lançador. Despreze a resistência do ar.(15,3 m/s)

7) Uma força de 160 N estica 0,050 m uma certa mola a partir de seu comprimento sem deformação.

a) Qual é a força necessária para esticar essa mola 0,015 m a partir de seu comprimento sem b) Qual é o trabalho necessário para esticar essa mola 0,015 m a partir de seu comprimento sem

8) Um bloco de gelo de 4 kg é colocado contra uma mola horizontal cuja constante elástica é k = 200 N/m, sendo comprimida de 0,025 m. A mola é liberada e acelera um bloco em uma superfície horizontal. Despreze o atrito e a massa da mola.

a) Calcule o trabalho realizado pela mola sobre o bloco quando ele se desloca da posição inicial até o local em a mola retorna ao seu comprimento sem deformação. (0,06J) b) Qual é a velocidade do bloco quando ele abandona a mola? (0,18 m/s)

9) Para o gráfico representado ao lado determine o trabalho realizado nos seguintes trechos:

a) de x = 0 m a x = 6 m. (36J) b) de x = 6 m a x = 10 m.(1J) c) de x = 10 m a x = 4 m. (- 9J)

10) Um carregador empurra uma mala de 20 kg para cima de uma rampa com inclinação de 25o acima da horizontal com uma força Fr de módulo igual a 140 N que atua paralelamente à rampa. O coeficiente de atrito cinético é dado por µc = 0,3. Se a mala se desloca 3,8 metros ao longo da rampa, calcule:

a) a velocidade depois que ela se desloca 3,8 m ao longo da rampa (considere a velocidade nula na parte inferior da rampa). (0,65 m/s) b) o trabalho total realizado sobre a mala. (4,17 J)

OBS: Considere g = 10 m/s2 .

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