A Apostila Vetor Vestibular Física

APOSTILA 3 – FRENTE 1310 – FÍSICA – PROF. CELSO PAVARIN (PIPOCA) SEMANA 9 – AULAS 17 E 18

Assunto: ENERGIA – TRABALHO DE UMA FORÇA RESUMO TEÓRICO

A palavra Energia está presente constantemente em nosso cotidiano. Não definimos Energia, mas notamos diversas situações em que ela está presente. Podemos quantizá-la, observar as diversas transformações ou transferências e associá-la a um corpo quando esse estiver em movimento ou em condições de poder entrar em movimento.

Fisicamente, podemos associar Energia a capacidade de uma força realizar Trabalho. A palavra trabalho no cotidiano (esforço intelectual ou muscular por exemplo) tem um significado diferente na física. O trabalho estará associado a uma força aplicada a um corpo ao longo de seu deslocamento.

TRABALHO DE UMA FORÇA CONSTANTE

Uma força constante quando aplicada a um corpo, pode causar um deslocamento.

𝐹⃗[pic 1]

A        B

∆𝑆[pic 2]

𝜏𝐹 = 𝐹. ∆𝑆. 𝑐𝑜𝑠𝜃

onde 𝜃 é ângulo formado entre a força e a direção e o sentido do deslocamento.

No SI: [𝜏] = 𝑁. 𝑚 = 𝐽( 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒)

OBSERVAÇÃO : A) 𝜏𝐹 > 0 → 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙ℎ𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟

B) 𝜏𝐹 < 0 → 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙ℎ𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒

GRÁFICO DA FORÇA X DESLOCAMENTO.

∆𝑠[pic 3]

PROPRIEDADE : Se a força aplicada ao corpo estiver na mesma direção do deslocamento

𝐴 = 𝜏, igual numericamente.

OBSERVAÇÃO: essa propriedade é válida para o cálculo do trabalho de uma força variável.

EXERCÍCIOS DE SALA

1. (UFJF-MG) Assinale a proposição incorreta. O trabalho mecânico realizado por uma força pode ser nulo quando:

1. A intensidade da força for nula.
2. O módulo da força for diferente de zero, mas não se deslocar.
3. O módulo da força for diferente de zero e a força se deslocar, mas a sua direção sempre mantiver normal á direção do deslocamento.
4. A intensidade da força for diferente de zero e se deslocar, mas sua direção sempre se mantiver paralela á direção do deslocamento.
5. Existe uma proposição incorreta entre as anteriores.

1. Um corpo de 10 kg, é arrastado por uma força de 100 N. O coeficiente de atrito dinâmico entre o apoio e o corpo vale 0,2. Dados: sen 300 = 0,5 , cos 300 = 0,8 , g = 10 m/s2 . Indicar na figura, todas as forças presentes e determinar:

𝐹⃗[pic 4][pic 5][pic 6]

1. O trabalho realizado pelas forças presentes, para um deslocamento de 10 m, classificando-os em motor ou resistente.
2. O trabalho realizado pela resultante das forças presentes, no deslocamento de 10 m.

1. (SANTA CASA – SP) Uma força 𝐹⃗ atua paralelamente ao deslocamento r produzido, variando sua intensidade de acordo com o gráfico a seguir.

[pic 7]

10        20        r(m)

O trabalho realizado durante o deslocamento de 20 m é um valor, expresso em joules, mais próximo de:

1. 5,0.102
2. 2,5.102
3. 2,0.102
4. 1,0.102
5. 5,0.10

1. Determine o trabalho realizado pela força peso de um corpo de massa m, em um local onde aceleração da gravidade é g, quando:

1. O corpo é lançado verticalmente para cima até uma altura h, desprezando a resistência do ar. Trabalho espontâneo ou resistente?

1. O corpo é abandonado verticalmente baixo de uma altura h, desprezando a resistência do ar. Trabalho espontâneo ou resistente?

1. O gráfico abaixo, representa a força elástica Felást que atua num corpo em função da deformação x sofrida por uma mola, de constante elástica K. Determine a intensidade do trabalho realizado pela força elástica.

Felást[pic 8]

x

x

OBSERVAÇÃO: os resultados dos exercícios 4 e 5 serão de relevante importância, para aulas seguintes.

ORIENTAÇÕES DE ESTUDO

1. Ler páginas 190 a 193
2. Exercícios de fixação: Páginas 195/196: 3 ao 12
3. Exercícios de aprofundamento: Páginas 200/201: 23, 24, 25, 27, 33

SEMANA 10 – AULAS 19 E 20

Assunto: ENERGIA – TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA ( TEC ) RESUMO TEÓRICO

Um corpo ou um conjunto de corpos em movimento, tem uma modalidade de energia, denominada Energia Cinética ( 𝜀𝑐 ). Supondo corpo de massa 𝑚 e velocidade 𝑣, sua Energia Cinética é dada pela expressão :

𝜀𝑐 =

---

𝑚. 𝑣2

[pic 9]

2

O trabalho realizado por uma força resultante aplicada a uma corpo de massa 𝑚 , corresponde a variação da energia cinética.

𝜏𝑅⃗⃗ = 𝜀𝑐𝑓 − 𝜀𝑐𝑖 = ∆𝜖𝑐

Essa expressão é conhecida como o Teorema da Energia Cinética ( TEC ). Essa igualdade nos permite concluir que a unidade de energia no sistema internacional de unidades é joule ( J ).

EXERCÍCIOS DE SALA

1. (FUVEST-SP) A equação da velocidade de um móvel de 20 kg é dada por v = 3 + 0,2t, onde a velocidade é dada em m/s. Podemos afirmar que a energia cinética desse móvel, no instante de 10 s, vale:

1. 45 J
2. 100 J
3. 200 J
4. 250 J
5. 2.000 J

1. (VUNESP-SP)

[pic 10]

O gráfico da figura representa a velocidade em função do tempo de um veículo de massa 1,2 x 103 kg, ao se afastar de uma zona urbana.

1. Determine a variação da energia cinética do veículo no intervalo de 0 a 12 segundos.

1. Determine o trabalho da força resultante atuando no veículo em cada um dos seguintes intervalos: de 0 a 7 segundos e de 7 a 12 segundos.

1. (ITA-SP-modificada) Um bloco de massa 2 kg desliza sobre uma superfície horizontal sem atrito, com velocidade de 10 m/s, penetrando, assim, numa região onde existe atrito de coeficiente 0,5. Pergunta-se: ( g = 10 m/s2)

1. Qual o trabalho realizado pela força de atrito após ter o bloco percorrido 5,0 m com atrito?

1. Qual a velocidade do bloco ao final desses 5,0 m?

1. (FMI-MG) Um corpo é arrastado sobre uma superfície horizontal por uma força constante, de intensidade igual a 10,0 N, que faz com a horizontal um ângulo de 60 0. Se durante a ação da força o corpo se deslocou de 4,0 m e sua energia cinética variou de 12,0 J, qual será a intensidade da força média de atrito que a superfície exerceu sobre o corpo?

1. 0,0 N
2. 2,0 N
3. 5,0 N
4. 5,5 N
5. 7,0 N

1. (FUVEST-SP) Em uma caminhada, um jovem consome 1 litro de O2 por minuto, quantidade exigida por reações que fornecem a seu organismo 20 kJ/minuto (ou 5 "calorias dietéticas"/minuto). Em dado momento, o jovem passa a correr, voltando depois a caminhar. O gráfico representa seu consumo de oxigênio em função do tempo.

[pic 11]

Por ter corrido, o jovem utilizou uma quantidade de energia A MAIS, do que se tivesse apenas caminhado durante todo o tempo, aproximadamente, de:

1. 10 kJ
2. 21 kJ
3. 200 kJ
4. 420 kJ
5. 480 kJ

6.(UFPA-PA) Na figura, o bloco tem peso de 20 N e a força 𝐹⃗ aplicada é horizontal e tem intensidade 25 N. O plano inclinado é suposto liso. Se o bloco é deslocado, a partir do repouso, de A para B, a energia cinética adquirida pelo corpo é:

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