FÍSICA - TRABALHO E POTÊNCIA

FÍSICA

Trabalho e potência

1 Na figura abaixo, embora puxe a carroça com uma força horizontal de 1,0 • 10 N, o burro não consegue tirá-la do lugar devido ao entrave de uma pedra:

Qual o trabalho da força do burro sobre a carroça?

Resolução: O trabalho é nulo, já que a referida força não produz deslocamento.

Resposta: Trabalho nulo a) kg • m s d) kg • m s b) kg • m s e) kg • m s c) kg • m s

Resolução: No SI, a unidade de trabalho é o joule (J).

J = N m = kg • m s • m

Logo: J = kg • m s

Resposta: b

3E.R. Um homem empurra um carrinho ao longo de uma estrada plana, comunicando a ele uma força constante, paralela ao deslocamento, e de intensidade 3,0 • 10 N. Determine o trabalho realizado pela força aplicada pelo homem sobre o carrinho, considerando um deslocamento de 15 m.

Resolução: A situação descrita está representada a seguir:

F Picolés Picolés

Sendo F e d de mesma direção e mesmo sentido, o trabalho de F fica dado por:

τ F = F d

Como F = 3,0 • 10 N e d = 15 m, vem:

τ F = 3,0 • 10 • 15 (J ) ⇒τF

= 4,5 • 10 J

4 Uma força de intensidade 20 N atua em uma partícula na mesma direção e no mesmo sentido do seu movimento retilíneo, que acontece sobre uma mesa horizontal. Calcule o trabalho da força, considerando um deslocamento de 3,0 m.

Resolução: τ = F d ω s θ

No caso, θ = 0º e cos θ = 1 τ = F d ⇒ τ = 20 • 3,0 (J) τ = 60 J

Resposta: 60 J

5 No esquema da figura, uma mesma caixa é arrastada três vezes ao longo do plano horizontal, deslocando-se do ponto A até o ponto B:

Na primeira vez, é puxada pela força F , que realiza um trabalho τ ; na segunda, é puxada pela força F , que realiza um trabalho τ ; e na tercei- ra é puxada por uma força F , que realiza um trabalho τ . Supondo os comprimentos dos vetores da figura proporcionais às intensidades de

F , F e F , aponte a alternativa correta.

b) τ < τ c) τ = τ d) τ = τ e) τ = τ < τ

Resolução: As três forças realizam trabalhos iguais, já que a projeção das três na direção do deslocamento é a mesma.

Resposta: c

6 Considere um garoto de massa igual a 50 kg em uma roda-gigante que opera com velocidade angular constante de 0,50 rad/s. Supondo que a distância entre o garoto e o eixo da roda-gigante seja de 4,0 m, calcule: a) a intensidade da força resultante no corpo do garoto; b) o trabalho realizado por essa força ao longo de meia volta.

Resolução:

a) F = F ⇒ F = m ω R

F = 50 (0,50) • 4,0 (N)

F = 50 N b) O trabalho é nulo, pois a força resultante no corpo do garoto é centrípeta (perpendicular à trajetória).

Respostas: a) 50 N ; b) zero

Tópico 6

230PARTE I – DINÂMICA

7 A intensidade da resultante das forças que agem em uma partícula varia em função de sua posição sobre o eixo Ox, conforme o gráfico a seguir:

Calcule o trabalho da força para os deslocamentos:

a) de x = 0 a x = 8,0 m; b) de x = 8,0 m a x = 12 m; c) de x = 0 a x = 12 m.

Resolução:

a) τ = A = (8,0 + 4,0) 20

2 = 120 J x → x b) τ = A = 4,0 (–40)

2 = 80 J x → x

c) τ = τ + τ

x → x x

→ x x

→ x τ = 120 – 80 = 40 J x → x

Respostas: a) 120 J ; b) – 80J; c) 40 J

8 (UCG-GO) Uma força constante F, horizontal, de intensidade 20 N, atua durante 8,0 s sobre um corpo de massa 4,0 kg que estava em repouso apoiado em uma superfície horizontal perfeitamente sem atrito. Não se considera o efeito do ar. Qual o trabalho realizado pela força F no citado intervalo de tempo?

Resolução: (I) F = m a ⇒ 20 = 4,0 a a = 5,0 m/s

(I) MUV: d = v t + a2 t d = 5,02 (8,0) (m) ⇒ d = 160 m

(I) τ = F d cos θ (θ = 0 ° e cos θ = 1) τ = F d ⇒ τ = 20 • 160 (J) τ = 3,2 • 10 J

Resposta: 3,2 • 10 J

9 (Fuvest-SP) Um carregador em um depósito empurra, sobre o solo horizontal, uma caixa de massa 20 kg, que inicialmente estava em repouso. Para colocar a caixa em movimento, é necessária uma força horizontal de intensidade 30 N. Uma vez iniciado o deslizamento, são necessários 20 N para manter a caixa movendo-se com velocidade constante. Considere g = 10 m/s.

a) Determine os coeficientes de atrito estático e cinético entre a caixa e o solo. b) Determine o trabalho realizado pelo carregador ao arrastar a caixa por 5 m. c) Qual seria o trabalho realizado pelo carregador se a força horizontal aplicada inicialmente fosse de 20 N? Justifique sua resposta.

Resolução:

= μ m g

30 = μ 20 • 10 ⇒ μ

= 0,15

= μ m g

20 = μ 20 • 10 ⇒ μ

= 0,10 c) Trabalho nulo, pois essa força (20 N) não venceria o atrito de destaque (30 N) e a caixa não sofreria nenhum deslocamento.

Respostas: a) 0,15 e 0,10; b) 100 J; c) Trabalho nulo, pois a força não provoca deslocamento na caixa.

10E.R. Uma partícula percorre o eixo Ox indicado, deslocando-se da posição x = 2 m para a posição x = 8 m:

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