ATP FISICA

6 - Um corpo percorre uma curva com a energia cinética constante de 10 joules. Parte da curva é um arco de circunferência de raio 0,50 m.

a) Qual a intensidade da força resultante sobre o corpo enquanto percorre essa parte da curva?

b) Qual a direção dessa força?

Solução000000000000000

(a) Desde que a força centrípeta é dada por F = mv2/R, e a energia cinética, Ecin, é 1/2 mv2, temos

F = 2.Ecin/R = 2x10/0,50 = 40 newtons.

(b) Como a energia cinética é constante, a grandeza da velocidade escalar (módulo da velocidade tangencial) deve ser constante, sendo a força necessária para produzir a deflexão perpendicular ao movimento, dirigida para o centro da circunferência.

7- Que energia é transferida a uma maleta de 15 kg, enquanto

a) você a segura durante 5 minutos, esperando um ônibus?

b) você corre com ela uma distância horizontal de 10 m, em 2 s, com velocidade constante, para alcançar o ônibus?

c) você a suspende 0,80 m para subir no ônibus?

d) você a transporta 20 m, descendo uma rampa inclinada de 30o com a horizontal?

Solução

Este problema mostra claramente que a transferência de energia é medida pelo trabalho externo, produto da força pela distância percorrida na direçã

do efeito cansativo de você segurar a maleta durante 5 minutos, a força aplicada não realiza trabalho externo e, assim, nenhuma energia é transferida à maleta.. Se você tivesse colocado a maleta sobre um balcão para esperar o ônibus, você não pensaria ter o balcão fornecido energia à maleta. Poder-se-ia pensar no trabalho interno realizado por você, às expensas do combustível gasto, sob a forma de alimento. O esforço que você faz para sustentar a maleta acarreta uma mais rápida circulação do sangue, batidas mais rápidas do coração, maior atrito fluido do sangue nos capilares etc.

b) Semelhantemente, embora mais difícil de compreender, você não realiza trabalho externo e não transfere nenhuma energia à maleta quando corre com a mesma uma distância horizontal com velocidade constante. Uma pequena quantidade de trabalho é feita por você ao empurrar a maleta através do ar; este trabalho pode ser negligenciado. Se você colocasse a maleta sobre um carrinho, que se movesse sem atrito, você não pensaria numa transferência de energia do carrinho para a maleta. Devemos lembrar que a força de atrito do chão sobre seus sapatos realiza trabalho e que as mesmas considerações de trabalho interno são válidas aqui.

c) Quando você suspende a maleta 0,80 m, você exerce uma força de F = 15 x 9,8 ~= 150 N.

Assim, WF = 150 N x 0,80 m = 120 joules.

Desse modo, você transfere à maleta 120 joules de trabalho.

d) Quando você transporta a maleta 20 m, descendo uma rampa inclinada de 30o com a horizontal, o peso da maleta tem uma componente de força ao longo da direção