Trabalho de uma força - PDF
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Vagner Morais Imperial
1 Questão 01 Um bloco de massa m desce escorregando por uma rampa inclinada, inicialmente com velocidade v, até atingir a base inferior da rampa com velocidade 2v, como mostra a figura. Sabendo que não há força de atrito e nem resistência do ar atuando no bloco durante a descida, o trabalho realizado pela força peso neste movimento, em função de m e v, é a)! b)! c) 2 mv 2 d)! e) 3 mv 2 Questão 02 Músculos artificiais feitos de nanotubos de carbono embebidos em cera de parafina podem suportar até duzentas vezes mais peso que um músculo natural do mesmo tamanho. Considere uma fibra de músculo artificial de 1 mm de comprimento, suspensa verticalmente por uma de suas extremidades e com uma massa de 50 gramas pendurada, em repouso, em sua outra extremidade. O trabalho realizado pela fibra sobre a massa, ao se contrair 10%, erguendo a massa até uma nova posição de repouso, é a) 5 x 10 3 J. b) 5 x 10 4 J. c) 5 x 10 5 J. d) 5 x 10 6 J. Se necessário, utilize g = 10 m/s 2. Questão 03 Qual o trabalho executado pela força de atrito entre o pneu e o solo para parar um carro de massa m = kg, inicialmente a v = 72 km/h, sabendo que os pneus travam no instante da frenagem, deixando de girar, e o carro desliza durante todo o tempo de frenagem?!1
2 a) 3,6 x 10 4 J. b) 2,0 x 10 5 J. c) 4,0 x 10 5 J. d) 2,6 x 10 6 J. Questão 04 A Figura a seguir ilustra um paralelepípedo reto-retângulo associado a um sistema de eixos ortogonais no IR 3 de tal modo que um de seus vértices está na origem. As arestas do paralelepípedo são dadas em metros. Um objeto se desloca do vértice P até o vértice Q, em linha reta, devido à ação de forças que nele atuam. Uma dessas forças é Fz que tem a direção e o sentido do eixo z e intensidade igual a 3 newtons. O trabalho realizado pela força Fz, em N m, ao longo desse deslocamento, é a)! b)! c)! d) 2 e) 3 Questão 05 Um corpo de massa m desliza sobre um plano horizontal com velocidade constante. Sabendo que existe uma força de atrito cujo coeficiente de atrito é μ = 0,5 entre o corpo e o plano e após ter percorrido uma distância de 20m, o trabalho da força de atrito foi de W= 2000J. Considerando que g = 10m/s 2, podemos afirmar que a massa m em quilogramas do corpo é de a) 50 b) 200 c) 20 d) 25!2
3 e) 40 Questão 06 Um corpo de massa 0,30 kg é lançado verticalmente para cima com velocidade de 40 m/s. Adotase para a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2. A altura máxima atingida pelo corpo é de 60 m acima do ponto de lançamento. Pode-se afirmar corretamente que, no movimento de subida do corpo, o trabalho da força de resistência do ar vale em joules a) 60. b) 90. c) 120. d) 180. e) 240. Questão 07 O trecho Te dou um tiro! indica a possibilidade de uso de arma de fogo. No estudo balístico, temos a análise do poder de impacto de projéteis com alvos e dos danos causados por esse impacto. Para se analisar os efeitos de impactos, pode-se usar diferentes projéteis e diferentes alvos. Para se determinar a velocidade no momento de impacto, um projétil de 25 gramas é disparado horizontalmente contra um bloco cúbico de argila de 10 kg de massa, que está fixo num determinado local. Sabe-se que o projétil chega ao repouso após penetrar 15 cm no bloco de argila e que a força média que a argila exerce sobre o projétil é de N. Considerando-se que o bloco de argila permaneça em repouso, a velocidade do projétil no momento do impacto com o bloco tem o valor de (marque a alternativa correta): a) 30 m/s. b) 190 m/s. c) 430 m/s. d) 600 m/s. Questão 08 Uma pessoa, com 80 kg de massa, gasta para realizar determinada atividade física a mesma quantidade de energia que gastaria se subisse diversos degraus de uma escada, equivalente a uma distância de 450 m na vertical, com velocidade constante, num local onde g = 10 m/s 2. A tabela a seguir mostra a quantidade de energia, em joules, contida em porções de massas iguais de alguns alimentos.!3
4 ! Considerando que o rendimento mecânico do corpo humano seja da ordem de 25%, ou seja, que um quarto da energia química ingerida na forma de alimentos seja utilizada para realizar um trabalho mecânico externo por meio da contração e expansão de músculos, para repor exatamente a quantidade de energia gasta por essa pessoa em sua atividade física, ela deverá ingerir 4 porções de a) castanha de caju. b) batata frita. c) chocolate. d) pizza de mussarela. e) espaguete. Questão 09 Uma massa m se desloca em linha reta do ponto A ao ponto B, retornando em seguida ao ponto de partida. Sobre ela atuam três forças: uma de atrito, com módulo constante; outra, com módulo, direção e sentido constantes; e uma terceira não especificada. Sobre o trabalho realizado pelas duas primeiras forças entre os pontos inicial e final da trajetória, pode-se afirmar corretamente que é a) nulo para a força de atrito e não nulo para a outra força. b) não nulo para a força de atrito e nulo para a outra força. c) nulo para as duas forças. d) não nulo para as duas forças. Questão 10 Um bloco com massa 8kg desce uma rampa de 5,0 m de comprimento e 3m de altura, conforme a figura abaixo. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a rampa é 0,4 e a aceleração da gravidade é 10m/s 2. O trabalho realizado sobre o bloco pela força resultante, em joules, é:!4
5 ! a) 112 b) 120 c) 256 d) 480 e) 510 Questão 11 Um corpo pode descer de uma dada altura até o solo por três caminhos diferentes, conforme figura a seguir Assinale a afirmativa CORRETA. a) O trabalho realizado pelo peso é maior em (3). b) O trabalho do peso na descida é negativo em qualquer dos casos. c) A variação da energia potencial gravitacional tem um valor negativo e diferente para cada uma das trajetórias. d) O trabalho realizado pelo peso é o mesmo em qualquer das trajetórias. Questão 12 Um objeto de massa m, que pode ser tratado como uma partícula, percorre uma trajetória retilínea, e sua velocidade varia no tempo de acordo com a função cujo gráfico está descrito na Figura abaixo.!5
6 Considere os três instantes assinalados na Figura: o instante t0, no qual a velocidade do objeto vale v0, o instante t1, no qual a velocidade vale v0, e o instante t2, para o qual a velocidade do objeto continua valendo v0. Os trabalhos realizados pela força resultante sobre o objeto entre os instantes t0 e t1 (W1), e entre os instantes t1 e t2 (W2), valem a) W1 < 0 e W2 < 0 b) W1 > 0 e W2 < 0 c) W1 = 0 e W2 = 0 d) W1 > 0 e W2 = 0 e) W1 = 0 e W2 < 0 Questão 13! Teoricamente, a energia é uma grandeza escalar associada ao estado de um ou mais objetos, enquanto trabalho é a energia transferida para um objeto ou de um objeto através de uma força que age sobre o objeto. Admitindo-se um bloco de massa m = 23,0kg, inicialmente na origem e em repouso, que passa a estar sujeito a uma força horizontal que varia com a posição, de acordo com o diagrama, concluise que a velocidade do bloco, após ter sido deslocado uma distância de 8,0m, em m/s, é igual a a) 0,5 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0 e) 2,5 Questão 14 Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 26 m, aplicando uma força F de mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico abaixo representa a variação da intensidade de F, em newtons, em função do deslocamento d, em metros.!6
7 Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a: a) 117 b) 130 c) 143 d) 156 GABARITO: 1) Gab: B 2) Gab: C 3) Gab: B 4) Gab: E 5) Gab: C 6) Gab: A 7) Gab: D 8) Gab: E 9) Gab: B 10) Gab: A 11) Gab: D 12) Gab: C 13) Gab: D 14) Gab: D!7
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