Conservação de energia

1) O trabalho total realizado sobre uma partícula de massa 8,0 kg foi de 256 J. Sabendo que a velocidade inicial da partícula era de 6,0 m/s, calcule a velocidade final.

 

2) Uma partícula sujeita a uma força resultante de intensidade 2,0 N move-se sobre uma reta. Sabendo que entre dois pontos P e Q dessa reta a variação de sua energia cinética é de 3,0 J, calcule a distância entre P e Q.

 

3)   Uma partícula de massa 900g, inicialmente em repouso na posição x0 = 0 de um eixo Ox, submete-se à ação de uma força resultante paralela ao eixo. O gráfico mostra a variação da intensidade da força em função da abscissa da partícula:    

       

Determine:

a) o trabalho da força de x0 = 0 a x1 = 6 m;

b) a velocidade escalar da partícula na posição x2 = 8 m. 

 

4) Um pequeno objeto de massa 2,0 kg, abandonado de um ponto situado a 15 m de altura em relação ao solo, cai verticalmente sob a ação da força peso e da força de resistência do ar. Sabendo que sua velocidade ao atingir o solo vale 15 m/s, calcule o trabalho da força de resistência do ar.

Dado: g = 10 m/s2                                                                                                                                     

 

4) Um corpo de massa 6,0 kg é abandonado de uma altura de 5,0 m num local em que g = 10 m/s2. Sabendo que o corpo chega ao solo com velocidade de intensidade 9,0 m/s, calcule a quantidade de calor gerada pelo atrito com o ar.

 

5) Na situação esquematizada, um halterofilista levanta 80 kg num local em que g = 10 m/s2 e mantém o haltere erguido, como representa a figura 2, durante 10 s.


Calcule os trabalhos das forças musculares durante o levantamento do haltere e durante sua manutenção no alto.


 6) Um helicóptero suspenso no ar, em repouso em relação ao solo, ergue por meio de um cabo de aço, mantido vertical, uma caixa de massa igual a 200 kg que se desloca com velocidade constante ao longo de um percurso de 10 m. No local, g = 10 m/s2. Sabendo que no deslocamento citado as forças de resistência do ar realizam sobre a caixa um trabalho de –1 400 J, calcule o trabalho da força aplicada pelo cabo de aço sobre a caixa.

 

7) Um homem puxa a extremidade livre de uma mola de constante elástica igual a 1,0 x 103  N/m, alongando-a 20 cm. Qual o trabalho da força elástica da mola sobre a mão do homem ?

 

8) Um projétil de 10 g de massa atinge horizontalmente uma parede de alvenaria com velocidade de 120 m/s, nela penetrando 20 cm até parar. Determine, em newtons, a intensidade média da força resistente que a parede opõe à penetração do projétil.

 

9) Um corpo de massa 2,0 kg é submetido à ação de uma força cuja intensidade varia de acordo com a equação F = 8,0x. F é a força medida em newtons e x é o deslocamento dado em metros. Admitindo que o corpo estava inicialmente em repouso, qual a intensidade da sua velocidade após ter-se deslocado     2,0 m?

10) Um garoto de massa 40 kg partiu do repouso no ponto A do tobogã da figura a seguir, atingindo o ponto B com velocidade de 10 m/s:

Admitindo g = 10 m/s2 e desprezando o efeito do ar, calcule o trabalho das forças de atrito que agiram no corpo do garoto de A até B.

 

11) Uma esfera de massa 1,0 kg, lançada com velocidade de 10 m/s no ponto R da calha vertical, encurvada conforme a figura, atingiu o ponto S, por onde passou com velocidade de 4,0 m/s:

Sabendo que no local do experimento |g| = 10 m/s2, calcule o trabalho das forças de atrito que agiram na esfera no seu deslocamento de R até S.

 

12) Apesar das tragédias ocorridas com os ônibus espaciais norte americanos Challenger e Columbia, que puseram fim à vida de 14 astronautas, esses veículos reutilizáveis têm sido fundamentais na exploração do cosmo. Admita que um ônibus espacial com massa igual a 100 t esteja em procedimento de re-entrada na atmosfera, apresentando velocidade de intensidade 10 800 km/h em relação à superfície terrestre. Qual a energia cinética desse veículo?

13) Se o nosso amigo da figura  conseguisse levantar o haltere de massa igual a 75 kg, a uma altura de 2,0 m, em um local onde g = 10 m  s–2, qual a energia potencial que ele estaria transferindo para o haltere?

 

14) Uma pequena pedra de massa 2,0 kg acha-se no fundo de um poço de 10 m de profundidade. Sabendo que, no local, a aceleração da gravidade tem módulo 10 m/s2, indique a alternativa que traz o valor correto da energia potencial de gravidade da pedra em relação à borda do poço.

 

15) Um garoto chuta uma bola de massa 400 g que, em determinado instante, tem velocidade de 72 km/h e altura igual a 10 m em relação ao solo. Adotando g = 10 m/s2 e considerando um referencial no solo, determine os  valores da energia cinética e da energia potencial de gravidade da bola no instante considerado.

 

16) Tracionada com 800 N, certa mola helicoidal sofre distensão elástica de 10 cm. Qual a energia potencial armazenada na mola quando deformada de 4,0 cm?

 

17) A massa da Terra vale 6,0 · 1024 kg, aproximadamente. Se sua velocidade orbital tem intensidade média igual a 30 km/s, qual  é, em joules, o valor da  energia cinética média do planeta,?

 

18) Uma bola de borracha de massa 1,0 kg é abandonada da altura de 10 m. A energia perdida por essa bola ao se chocar com o solo é 28 J. Supondo g = 10 m/s2, qual é a altura máxima atingida pela bola após o choque com o solo ?

 

19) Um atleta de massa igual a 60 kg realiza um salto com vara, transpondo o sarrafo colocado a 6,0 m de altura. Calcule o valor aproximado do acréscimo da energia potencial de gravidade do atleta nesse salto. Adote g = 10 m/s2.

20) A deformação em uma mola varia com a intensidade da força que a traciona, conforme o gráfico:

Determine:

a) a constante elástica da mola, dada em N/m;

b) a intensidade da força de tração quando a deformação da mola for de 6,0 cm;

c) a energia potencial elástica armazenada na mola quando esta estiver deformada de 4,0 cm.

21) Um bloco de peso P é dependurado na extremidade livre de uma mola vertical de constante elástica K. Admitindo o sistema em equilíbrio, calcule:

a) a distensão da mola;

b) a energia potencial elástica armazenada na mola.

 

22) O bloco da figura oscila preso a uma mola de massa desprezível, executando movimento harmônico simples:

A massa do bloco é de 1,0 kg, a constante elástica da mola vale 2,0 · 103 N/m e o trilho que suporta o sistema é reto e horizontal. Se no instante da figura o bloco tem velocidade de 2,0 m/s e a mola está distendida de 10 cm, qual é a energia mecânica (total) do conjunto bloco-mola em relação ao trilho?

 

23) A energia potencial de uma partícula que se desloca sob a ação exclusiva de um sistema de forças conservativas varia em função da sua posição, dada por um eixo horizontal Ox, conforme o gráfico seguinte:

Sabendo que na posição x = 0 a partícula estava em repouso, determine:

a) sua energia mecânica nas posições x = 1,0 m, x = 3,0 m e x = 7,0 m;

b) sua energia cinética nas posições x = 1,0 m, x = 3,0 m, x = 5,0 m e x = 7,0 m.

 

24) O gráfico representa a energia cinética de uma partícula de massa 10 g, sujeita somente a forças conservativas, em função da abscissa x. A energia mecânica do sistema é de 400 J.

 

a) Qual a energia potencial para x = 1,0 m e para        x = 4,0 m?

b) Calcule a velocidade da partícula para x = 8,0 m.


Exercicios do livro "Tópicos de física" -Nicolau/Gualter/Newton- Ed. Saraiva

Ċ
Monica Pereira,
15 de mar de 2012 17:55
Ċ
Monica Pereira,
15 de mar de 2012 19:23
Comments