Show (FUVEST) Um objeto de 20kg desloca-se numa trajetória retilínea de acordo com a equação horária dos espaços s = 10 + 3,0t + 1,0t2, onde s é medido em metros e t em segundos. a) Qual a expressão da velocidade escalar do objeto no instante t? Ver respostas (UFSE) Um corpo de massa m é colocado sobre um plano inclinado de ângulo q com a horizontal, num local onde a aceleração da gravidade tem módulo igual a g. Enquanto escorrega uma distância d, descendo ao longo do plano, o trabalho do peso do corpo é: a) m g d senq Ver respostas (UNIRIO)  Três corpos idênticos de massa M deslocam-se entre dois níveis, como mostra a figura: A – caindo livremente; B – deslizando ao longo de um tobogã e C – descendo uma rampa, sendo, em todos os movimentos, desprezíveis as forças dissipativas. Com relação ao trabalho (W) realizado pela força-peso dos corpos, pode-se afirmar que: a) WC > WB > WA Ver respostas Um bloco de peso 5,0N, partindo do repouso na base do plano, sobe uma rampa, sem atrito, sob a ação de uma força horizontal constante e de intensidade 10N, conforme mostra a figura. Qual a energia cinética do bloco, quando atinge o topo do plano? a) 50J b) 40J c) 30J d) 20J e) 10J Ver respostas O gráfico a seguir representa a intensidade da força resultante em ponto material, em trajetória retilínea, em função da distância por ela percorrida. Qual o valor aproximado do trabalho realizado pela força entre d1 = 0 e d2 = 7,0m? a) 50J b) 42J c) 34J d) 28J e) 16J Ver respostas Considere um cometa em órbita elíptica em torno do Sol. Quando o cometa passa pelo afélio (ponto B) sua velocidade linear de translação tem módulo V e sua energia cinética vale E. Quando o cometa passa pelo periélio (ponto A) sua velocidade linear de translação tem módulo 2V. No trajeto de B para A, o trabalho da força gravitacional que o Sol aplica no cometa vale: a) 0 b) E c) 2E d) 3E e) 4E Ver respostas (ITA) Um projétil de massa m = 5,00g atinge perpendicularmente uma parede com velocidade do módulo V = 400m/s e penetra 10,0cm na direção do movimento. (Considere constante a desaceleração do projétil na parede e admita que a intensidade da força aplicada pela parede não depende de V). a) Se V = 600m/s a penetração seria de 15,0cm. b) Se V = 600m/s a penetração seria de 225,0cm. c) Se V = 600m/s a penetração seria de 22,5cm. d) Se V = 600m/s a penetração seria de 150cm. e) A intensidade da força imposta pela parede à penetração da bala é 2,00N. Ver respostas (PUC) Um corpo de massa 0,30kg está em repouso num local onde a aceleração gravitacional tem módulo igual a 10m/s2. A partir de um certo instante, uma força variável com a distância segundo a função F = 10 – 20d, onde F (N) e d (m), passa a atuar no corpo na direção vertical e sentido ascendente. Qual a energia cinética do corpo no instante em que a força F se anula? (Despreze todos os atritos). a) 1,0J b) 1,5J c) 2,0J d) 2,5J e) 3,0J Ver respostas Um corpo de massa 19kg está em movimento. Durante um certo intervalo de tempo, o módulo da sua velocidade passa de 10m/s para 40m/s. Qual o trabalho realizado pela força resultante sobre o corpo nesse intervalo de tempo? a) 53,25J b) 40,55J c) 30,32J d) 22,02J e) 14,25J Ver respostas 01 – a) V = 3,0 + 2,0t (SI) b) 8,0 . 102J
O trabalho é a transferência de energia a um corpo ou sistema de corpos em razão da aplicação de uma força. O trabalho que é exercido sobre um corpo produz uma variação de energia cinética. Por meio dessa importante grandeza da dinâmica, é possível estudar a transferência e a transformação da energia nos mais diversos sistemas físicos. Leia também: O que é força? O que é trabalho?Trabalho é uma grandeza física que mede a transferência ou a transformação da energia. A unidade de medida dessa grandeza escalar é o joule. Além disso, o trabalho que é exercido por uma força equivale à variação de energia cinética, bem como da energia potencial atribuída a um corpo ou sistema de corpos. Quando um trabalho é realizado sobre um corpo, parte da energia que se encontrava armazenada nesse corpo é transformada em outras formas de energia. Quando elevamos um objeto a partir do chão até uma altura h, por exemplo, estamos transformando uma energia que é proveniente dos nossos músculos para esse corpo, que, após elevado, passa a apresentar uma determinada quantidade de energia potencial gravitacional. Vale ressaltar que o trabalho é calculado com base na distância que é percorrida pelo corpo. No entanto, para esse cálculo, leva-se em conta somente a distância que foi percorrida na direção da força que realiza o trabalho — em outras palavras, o trabalho é igual à projeção do vetor força sobre a direção da distância percorrida pelo corpo. Para calcularmos o trabalho exercido por uma força constante, é necessário que se multiplique o módulo dessa força pela distância percorrida e pelo cosseno do ângulo que é formado entre a força (F) e a distância (d). A fórmula que usamos para calcular o trabalho é a seguinte: A partir da fórmula exibida, é possível perceber que não há realização de trabalho quando o ângulo entre força e distância for igual a 90º, uma vez que o cosseno desse ângulo é igual a zero. Isso acontece porque, quando uma força é aplicada em uma direção perpendicular a um deslocamento, essa força não promove qualquer variação na energia cinética do corpo, mas somente muda a direção de seu movimento. Trabalho motor e trabalho resistenteTrabalho motor é nome que se dá ao trabalho que é realizado a favor do movimento de um corpo, dotando-lhe de energia cinética. Em contrapartida, o trabalho resistente é aquele em que se aplica uma força contrária ao movimento, fazendo com que o corpo tenha sua energia cinética reduzida e/ou transformada em outros tipos de energia, tais como energia potencial gravitacional ou energia térmica, para o caso em que atue uma força dissipativa. No trabalho motor, os vetores de força e deslocamento são paralelos (ângulo de 0º). Já no trabalho resistente, esses vetores são opostos (ângulo de 180º). Confira exemplos de situações em que há realização de trabalho motor e trabalho resistente.
Leia também: Tração — força exercida sobre um corpo por meio de cordas, cabos ou fios Trabalho da força pesoO trabalho exercido pela força peso corresponde à quantidade de energia necessária para elevar um corpo de massa m até uma altura h em relação ao solo, em uma região onde a gravidade vale g. Veja a fórmula usada para calcular o trabalho da força peso: m – massa do corpo (kg) g – gravidade (m/s²) h – altura (m) Trabalho da força elétricaO cálculo do trabalho da força elétrica pode ser feito a partir do produto entre o módulo da carga e a diferença de potencial elétrico, em volts, a que essa carga é submetida. τ – trabalho (J) q – carga elétrica (C) ΔU – diferença de potencial (V) Trabalho de uma força variávelO trabalho de uma força variável pode ser calculado a partir de um gráfico que relacione a força com o deslocamento sofrido pelo corpo. Nesse caso, o módulo do trabalho realizado é numericamente igual à área abaixo da curva. Observe: Teorema do trabalho e da energia cinéticaO teorema do trabalho e da energia cinética relaciona a quantidade de trabalho que é exercida sobre um corpo ou sobre um sistema de corpos de acordo com a variação de sua energia cinética. Em outras palavras, toda realização de trabalho vem acompanhada de uma variação de energia cinética. De forma resumida, dizemos que o trabalho exercido é igual à variação da energia cinética: Para aprendermos ainda mais sobre a definição de trabalho, é necessário resolver alguns exercícios sobre o tema. Vamos lá? Veja também: Como resolver exercícios sobre as leis de Newton Exercícios resolvidos sobre o trabalho de uma forçaQuestão 1 — (Espcex) Um bloco, puxado por meio de uma corda inextensível e de massa desprezível, desliza sobre uma superfície horizontal com atrito, descrevendo um movimento retilíneo e uniforme. A corda faz um ângulo de 53° com a horizontal e a tração que ela transmite ao bloco é de 80 N. Se o bloco sofrer um deslocamento de 20 m ao longo da superfície, o trabalho realizado pela tração no bloco será de: (Dados: sen 53° = 0,8 e cos 53° = 0,6) a) 480 J b) 640 J c) 960 J d) 1280 J e) 1600 J Resolução: Para respondermos a essa questão, é necessário utilizar a fórmula do trabalho, mas também identificar os dados pertinentes no enunciado, que são a força, a distância e o cosseno do ângulo. Em seguida, é necessário fazer o cálculo a seguir: Com base no resultado obtido, concluímos que a alternativa correta é a letra C. Questão 2 — (CPS) Para transportar terra adubada retirada da compostagem, um agricultor enche um carrinho de mão e o leva até o local de plantio aplicando uma força horizontal, constante e de intensidade igual a 200 N. Se durante esse transporte, a força resultante aplicada foi capaz de realizar um trabalho de 1800 J, então a distância entre o monte de compostagem e o local de plantio foi, em metros: a) 6 b) 9 c) 12 d) 16 e) 18 Resolução: A questão pede que calculemos a distância e, para tanto, nos é informado o módulo da quantidade de trabalho, bem como da força. Dessa maneira, devemos fazer o seguinte cálculo: De acordo com o cálculo, a alternativa correta é a letra B. Questão 3 — (Mackenzie) Na Olimpíada Rio 2016, nosso medalhista de ouro em salto com vara, Thiago Braz, de 75,0 kg, atingiu a altura de 6,03 m, um recorde mundial, caindo a 2,80 m do ponto de apoio da vara. Considerando o módulo da aceleração da gravidade g = 10 m/s², o trabalho realizado pela força peso durante a descida foi aproximadamente de: a) 2,10 kJ b) 2,84 kJ c) 4,52 kJ d) 4,97 kJ e) 5,10 kJ Resolução: A resposta dessa questão requer que calculemos uma quantidade de trabalho. Para tanto, precisamos saber os valores da massa, da gravidade e da altura. Em posse desses valores, basta fazermos o cálculo: Nosso resultado mostra que a alternativa correta é a letra C. Por Rafael Helerbrock |
Trabalho de uma força constante exercícios
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