Lista De Exercícios De Física UFC Engenharia Química - Trabalho E Energia

Um pequeno disco de massa 800 g desliza sobre um plano xOy sem atrito da origem até o ponto de coordenadas (6,00m; 8,00m), sob ação de uma força constante de módulo 12,5 N, fazendo um ângulo de 18,1o no sentido anti – horário com o semi – eixo x > 0. O disco encontra – se inicialmente em repouso. Calcule o trabalho realizado pela força F durante o deslocamento usando os seguintes métodos: (a) definição de trabalho e (b) notação de vetores unitários. (c) Calcule a velocidade ao final do deslocamento usando os seguintes métodos: (c) as leis da dinâmica e (d) a definição de energia cinética.

Em 1975 o teto do velódromo de Montreal, com um peso de 360 KN foi levantado 10,0 cm para que pudesse ser centralizado. (a) Que trabalho foi realizado sobre o teto pelas forças que o ergueram? (b) Em 1960, uma mulher, na Flórida levantou uma das extremidades de um carro que havia caído sobre seu filho quando um macaco quebrou. Se a aflição a levou a levantar 4 000 N (cerca de ¼ do peso do carro) por uma distância de 5,00 cm, que trabalho sua força realizou sobre o carro?

Considere uma certa mola que não obedece a Lei de Hooke muito rigorosamente. Uma das extremidades da mola é mantida fixa. Para manter a mola esticada ou comprimida de uma distância x, é necessário aplicar uma força na extremidade livre da mola ao longo do eixo xOy dada pela seguinte expressão F=100x-700x^2+ 12000x^3, em unidades do Sistema Internacional. (a) Qual o trabalho necessário para esticar a mola de 0,0500 m a partir de seu comprimento sem deformação? (b) Qual o trabalho necessário para comprimir a mola de 0,0500 m?

Um bloco de massa m, sobre uma mesa horizontal de atrito desprezível, é preso a uma mola que está fixa ao teto, figura 05. A distância vertical entre o topo do bloco e o teto é y0 e sua posição horizontal é x. Quando o bloco está em x = 0, a mola, cuja constante elástica é k, está completamente frouxa. (a) Quanto vale Fx, a componente x da força da mola sobre o bloco, como função de x? (b) Mostre que Fx é proporcional a x3 para valores de x << y0. Use a seguinte aproximação do teorema binomial (1+x)^n≅1+nx;x≪1 (c) Se o bloco é largado do repouso com x = x0, com x0 << y0, qual é a sua velocidade ao atingir x = 0?

O bloco na figura 05 está sobre uma superfície horizontal de atrito desprezível e constante elástica k = 50,0 N/m. Inicialmente a mola está relaxada e o bloco está parado no ponto x = 0. Uma força com módulo constante de 3,0 N é aplicada ao bloco, puxando – o no sentido positivo do eixo x e alongando a mola até o bloco parar. Quando este ponto é atingido, quais são (a) a posição do bloco, (b) o trabalho realizado sobre o bloco pela força aplicada e (c) o trabalho realizado sobre o bloco pela força elástica? Durante o deslocamento do bloco, quais são (d) a posição do bloco na qual a energia cinética é máxima? (e) a energia cinética máxima?

Uma partícula de massa 20,0 Kg está pendurada na extremidade de uma corda de 6,50 m de comprimento. A partícula encontra – se inicialmente em equilíbrio na posição vertical, conforme mostra a figura 06. Uma força constante de módulo 80,0 N, direção horizontal é aplicada sobre a partícula fazendo com que a mesma descreva um arco circular de ângulo central 35o. (a) Desprezando a resistência do ar, calcule o trabalho da tração da corda e do peso sobre a partícula ao longo do movimento. (b) Calcule o trabalho da força F sobre a partícula utilizando primeiramente o método de integração e depois argumentos geométricos.

Duas forças se opõem ao movimento de um automóvel: o atrito de rolamento e a resistência do ar. O atrito de rolamento pode ser definido pelo produto entre o coeficiente de atrito de rolamento e a força de reação normal, ou seja, f=μ_R N. Essa força é aproximadamente independente da velocidade do automóvel. A força de resistência do ar é aproximadamente proporcional ao quadrado da velocidade do veículo e é dada por F=1/2 CρAv^2, onde A é a área da seção reta do carro, ρ é a densidade do ar e C o coeficiente de arrasto. Em uma pista de testes retilínea, é feito um estudo das forças que atuam sobre um carro em movimento com velocidade constante e sua potência desenvolvida. (a) Encontre uma expressão para a potência do automóvel necessária para ele se deslocar com velocidade constante. (b) Construa uma tabela para a força de atrito de rolamento; a força de arrasto; a força fornecida pela tração das rodas e a potência do carro considerando os seguintes valores de velocidades (10,20,30,40,50) medidas em m/s. (c) Construa o gráfico da potência desenvolvida pelo carro em função de sua velocidade para os valores de velocidade do item anterior. Use os seguintes dados referentes ao carro e as propriedades do meio: m = 1200 Kg; µR = 0,015; ρ = 1,20 Kg/m3; C = 0,35 e A = 1,80 m2.

Na figura 08, um pequeno bloco desliza em uma rampa de inclinação 30o. A base da rampa é conectada a uma calha circular, formando um loop de raio R. Considere o atrito entre o bloco e a rampa e entre o loop e o bloco desprezíveis. O bloco é abandonado do ponto A, topo da rampa. Nessas condições (a) mostre através de cálculos que o bloco consegue atingir o ponto B, ponto mais alto do loop e (b) Qual a intensidade da força que a superfície do loop faz no bloco no ponto B? Considere agora o atrito somente entre a rampa