LISTA II 2013 05 01

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Curso: Engenharias (ENP, EAC, EEL) Período: Noturno 
Disciplina: Física II 
Turma: 3ºSemestre 
Professor: Ilomar E. C. Machado 
Aluno: ______________________________ RA: ____________ 
Data: /_ _/2013 2013/1 
Lista de Exercícios – II 
 
Trabalho e Energia Cinética, Potência 
 
1 – Uma técnica comum utilizada para medir a constante de força de uma mola é demonstrada pela 
configuração apresentada na figura abaixo. A mola está pendurada verticalmente, e um objeto de 
massa m está ligado à sua extremidade inferior. Sob a ação do “peso” mg, a mola se estende uma 
distância d de sua posição de equilíbrio. 
a) Se a mola quando atinge o equilíbrio fica esticada em 2,0cm, e a massa do corpo for de 
0,55kg, qual será o valor da constante de força da mola? 
b) Qual o trabalho realizado pela mola para este “esticamento”? 
 
Resp.: a) 2,7 × 102N/m , b) -5,4 × 10-2 Joules 
 
2 – Se são necessários 4,0 Joules de trabalho para esticar uma mola que atende a lei deHooke em 
10,0cm, determine o trabalho extra necessário para esticála 10,0cm adicionais. 
 
Resp.: 12 Joules 
 
3 – Uma partícula de 0,600kg, tem uma velocidade de 2,00m/s no ponto A e 
energia cinética de 7,50 Joules no ponto B. 
a)
 
Qual é a sua energia cinética em A?
 
b)
 
Qual a sua velocidade em B?
 
c)
 
Qual o trabalho total realizado sobre a partícula que se moveu de A para B.
 
 
Resp.: a) KA = 1,20 Joules; b) vB = 5 m/s ; c) ∑W= 6,3J 
 
4– Uma bola de 0,300 kg, tem uma velocidade de 15,0 m/s. Calcule sua energia cinética e qual seria 
sua energia caso duplicassemos sua velocidade? 
 
Resp.: K=33,8J e K=135J 
 
 
 
 
 
 
 
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5 – Um objeto de massa 4,0kg tem velocidade (6,0i – 2,0j)m/s. 
a) Qual sua energia cinética neste instante? 
b) Calcule o trabalho total se sua velocidade mudar para (8,0i + 4,0j)m/s. 
 
Resp.: a) K=60,0J ; b) W =60,0J 
 
6– Você pode pensar sobre o teorema da energia cinética e trabalho como uma segunda teoria do 
movimento, em paralelo com as leis de Newton, para descrever como influências externas afetam o 
movimento de um objeto. Neste problema deve-se resolver as partes (a) e (b) separadamente das 
partes (c) e (d). O objetivo é comparar as previsões das duas teorias. Em um cano de uma 
espingarda, uma bala de massa 15,0g é acelerada a partir do repouso a uma velocidade de 780m/s. 
a) Encontre o trabalho realizado sobre a bala. 
b) Se o cano da espingarda tem 72,0 centímetros de comprimento, encontre a magnitude da força 
total média que atuou sobre o mesmo, sendo F = W 
 ∆r . cosθ . 
c) Encontre a aceleração constante de um bala que parte do repouso e ganha uma velocidade de 
780m/s a uma distância de 72,0 cm. 
d) Se a bala tem massa 15,0 g, encontre a força total que agiria sobre ela, sendo ΣF = m.a 
 
Resp.: a)4,56 kJ ;/ b)6,34 kN ; c)422 km /s2 ; d)6,34 kN. 
 
7 – No tubo de imagem de uma TV preto e branco, um canhão de elétrons contém duas ligas 
metálicas carregadas com placas separadas 2,80cm de distância. Uma força elétrica acelera cada 
elétron no feixe para 9,60% da velocidade da luz ao longo desta distância. 
a) Determine a energia cinética do elétron que sai do canhão de elétrons. 
Elétrons carregam esta energia a um material fosforescente na superfície interior do tubo da TV, 
fazendo-a brilhar. Para uma passagem de elétrons entre as placas do canhão de electrons, determine: 
b) A magnitude da força elétrica constante que atua nos eletrons, 
c) a aceleração destes elétrons, e 
d) o tempo de voo deles. 
 
Resp.: a)3,78 x 10 -16J ; b) 1,35x10-14N ; c)1,48x10+16 m/s2 ; d)1,94 x 10-9s. 
 
8 – Uma caixa de 40,0 kg, inicialmente em repouso é empurrada 5,00 m ao longo de um piso 
horizontal áspero, por uma força horizontal constante de 130N. Sabendo que o coeficiente de atrito 
entre a caixa e o piso é 0,30, encontre 
a) o trabalho realizado pela força aplicada; 
b) a energia gasta pela força de atrito; 
c) o trabalho realizado pela força normal; 
d) o trabalho realizado pela força gravitacional; 
e) a variação da energia cinética da caixa; 
f) a velocidade final da caixa. 
 
 
Resp.: a)650J ; b)588J ; c) 0J ; d)0J ; e) 62,0J ; f) 1,76m/s 
 
 
 
 
 
 
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9 – Um bloco de 2,0kg, está anexado a uma mola de constante 
elástica 500N/m conforme indicado na figura. O bloco é puxado 
5,0cm para a direita do equilíbrio e então liberado do repouso. 
Calcule a velocidade do bloco quando ele passa pelo ponto de 
equilíbrio, quando: 
 
 
a) Não há atrito; 
b) o coeficiente de atrito é 0,350. 
 
Resp.: a) 0,791m/s ; b)0,531m/s 
 
10 – Uma caixa de massa 10,0 kg é puxada para cima deslizando sobre um plano inclinado áspero 
com uma velocidade inicial de 1,50m/s. A força de tração é de 100 N paralela à inclinação, que 
forma uma ângulo com o solo de 20,0 °. Sendo o coeficiente de atrito 0.400, e o deslocamento sobre 
o plano de 5,00 m, determine: 
a) Quanto trabalho é feito pela força gravitacional sobre o caixote? 
b) Determinar o aumento da energia interna do sistema de caixa-inclinação devido ao atrito. 
c) Qual o trabalho realizado pela força de 100 N no caixote? 
d) Qual é a variação da energia cinética do caixote? 
e) Qual é a velocidade da caixa depois de ter sido puxada 5,00 m? 
 
Resp.: a) -168J ; b)184J ; c) 500J ; d) 148J ; e) 5,65m/s 
 
 
11 - Considere um carro de massa m que está acelerando em uma colina, como mostrado na Figura. 
Um engenheiro automotivo mede a magnitude da 
força resistiva totalcomo sendo 
ft = (218 + 0,70v2)N 
onde v é a velocidade em metros por segundo. 
a)
 
determinar uma expressão para potência 
que o motor deve entregar para as rodas em 
função da velocidade. 
b)
 
supondo que a massa do carro era de 
1450kg, sua velocidade de 27m/s, sua 
aceleração de 1m/s2 e o ângulo de 10º, 
calcule a potencia total necessária. 
 
Resp.: a)P = m.v.a + m.v.g.senθ + 218v + 0,70v3 ; b) 126kW 
 
12 – Um elevador de 650kg parte do repouso. Ela se move para cima, durante 3,00s com aceleração 
constante até atingir sua velocidade de cruzeiro em 1,75m/s. 
a) Qual é a potência média do motor do elevador durante este período? 
b) Qual potência no motor do elevador, quando o elevador move-se a sua velocidade de cruzeiro? 
 
Resp.: a) 5,91 x 103 W ; b) 1,11 x 104 W