LISTA DE EXERCÍCIOS – PROF. PEDRO RIBEIRO – TRABALHO DE UMA FORÇA 1. (Uepg 2021) Um motorista e seu carro perfazem uma massa de 2400 kg. Movimentando-se em uma estrada retilínea e horizontal, em determinado instante, o motorista aplica os freios durante 20 s, parando em um semáforo fechado. Sendo a força de frenagem aplicada igual a 480 N, assinale o que for correto.
01) A aceleração aplicada ao carro, através dos freios, tem módulo igual a 2 10 m s . −1 2 02) O módulo da velocidade do carro, no instante em que foi iniciada a frenagem, era de 4 m s.
04) A distância percorrida pelo carro durante a frenagem foi de 40 m.
08) O trabalho executado sobre o carro pela força de frenagem foi de −1,92 10 J, 4 enquanto que o trabalho da força peso foi nulo.
2. (Famerp 2021) Em uma sessão de fisioterapia, um paciente executa um movimento lateral com a perna, alongando uma fita elástica, como mostra a figura. A variação da força elástica exercida pela fita sobre a perna do paciente, em função da elongação da fita, é dada pelo gráfico a seguir.
Suponha que a força aplicada pela fita seja sempre perpendicular à superfície da perna do paciente. No deslocamento da posição X, na qual a fita tem elongação 20 cm, até a posição Y, em que a fita tem elongação
60 cm, o valor absoluto do trabalho realizado pela força elástica da fita sobre a perna do paciente é igual a a) 2,0 J.
b) 12 J.
c) 8,0 J.
d) 4,0 J.
e) 18 J.
3. (Uem-pas 2021) Os alimentos são processados pelo organismo e liberam a energia que utilizamos para as mais variadas atividades. A quantidade de energia liberada é característica para cada alimento. Analise a seguir a tabela de valor energético de alguns alimentos e assinale o que for correto. (Dado: 1kcal 4,2 kJ).
Alimento kJ g Vegetais verdes 1,0
Batata frita 24,0
Arroz 15,0
Frango grelhado 6,0 Sorvete 11,0
01) A energia fornecida por 100 g de sorvete é a mesma de 1,1kg de vegetais verdes.
02) 100 g de arroz fornecem energia de aproximadamente 35,7 kcal.
04) A diferença entre as energias liberadas por cada classe de alimentos está relacionada com a energia contida nas ligações químicas das substâncias que a compõem.
08) Quando os alimentos são processados pelo organismo se estabelece um processo endotérmico.
16) O frango grelhado fornece apenas 25% das calorias quando comparado à mesma quantidade em massa de batata frita.
4. (G1 - ifce 2020) O trabalho realizado por uma força constante que atua em um corpo na direção do seu movimento é calculado pelo produto entre a força e o deslocamento realizado pelo corpo sob a ação dessa força. Se a força está a favor do movimento, dizemos que seu trabalho é motor, se a força está em sentido contrário ao movimento, dizemos que seu trabalho é resistente.
A intensidade da força de atrito que, agindo em um corpo lançado sobre uma superfície horizontal, realiza um trabalho resistente de 120 joules, fazendo o corpo parar após percorrer uma distância, em linha reta, de 8,0 metros, em N, é igual a
(Considere a força de atrito constante ao longo do movimento) a) 12.
b) 18.
c) 20.
d) 15.
e) 25.
5. (Uerj 2020) Uma criança em um velocípede é puxada por seu pai por uma distância horizontal de 20 m, sob a ação da força resultante constante F , orientada conforme o esquema a seguir. R
Desprezando as forças dissipativas, calcule, em joules, o trabalho realizado por F quando o conjunto R
velocípede e criança percorre a distância de 20 m.
6. (Uece 2020) Um elevador, de modo simplificado, pode ser descrito como um sistema composto por duas massas ligadas por uma corda inextensível e suspensas por uma polia de eixo fixo. Uma das massas é um contrapeso e a outra massa é a cabine com seus passageiros. Considerando uma situação em que a cabine executa uma viagem de subida, é correto afirmar que
a) o trabalho realizado pela força peso é negativo sobre a cabine e positivo sobre o contrapeso.
b) o trabalho total realizado pela força peso sobre o conjunto cabine e contrapeso é sempre nulo.
c) a energia cinética do contrapeso tem sempre o mesmo valor da energia cinética da cabine, pois as duas velocidades têm o mesmo módulo.
d) a energia potencial da cabine é sempre decrescente nessa viagem.
7. (Uece 2019) Uma criança desce um tobogã por uma extensão de 3 m. Suponha que a força de atrito entre a criança e o tobogã seja 0,1N e que o ângulo de inclinação da superfície seja 30 em relação à horizontal. O trabalho realizado pela força de atrito nessa descida é, em Joules,
a) 0,3.
b) 3.
c) 3 cos(30 ). d) 0,3 cos(30 ).
8. (G1 - ifce 2019) Um corpo de 3 kg de massa, inicialmente em repouso, é puxado sobre uma superfície horizontal, sem atrito, por uma força constante também horizontal de 4 N. O trabalho realizado após percorrer
5 m, em J, foi a) 15.
b) 12.
c) 20.
d) 9.
e) 7.
9. (Uepg-pss 1 2019) A máquina a vapor de James Watt substituiu a força humana, do vento e da água, e as fábricas passaram a ser projetadas para a produção em massa de produtos manufaturados – época conhecida como Revolução Industrial. Tal invenção de Watt estimulou o desenvolvimento de várias outras máquinas que realizavam o trabalho de maneira mais eficiente. Sobre o conceito físico de trabalho de uma força, assinale o que for correto.
01) O trabalho é uma medida da quantidade de energia que uma força transfere a um determinado sistema.
02) O trabalho realizado por uma força constante aplicada a um corpo é uma grandeza vetorial.
04) No Sistema Internacional, o trabalho é medido em joule (J).
08) Toda força, não nula, que age sobre um corpo durante um deslocamento, realiza trabalho, desde que ela não seja perpendicular ao deslocamento.
10. (G1 - cps 2019) O gráfico indica como varia a intensidade de uma força aplicada ininterruptamente sobre um corpo enquanto é realizado um deslocamento na mesma direção e no mesmo sentido das forças
aplicadas.
Na Física, existe uma grandeza denominada trabalho. O trabalho de uma força, durante a realização de um deslocamento, é determinado pelo produto entre essas duas grandezas quando ambas têm a mesma direção e sentido.
Considerando o gráfico dado, o trabalho total realizado no deslocamento de 8 m, em joules, corresponde a a) 160.
b) 240.
c) 280.
d) 320.
e) 520.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Texto para a(s) questão(ões) a seguir.
A depilação a laser é um procedimento de eliminação dos pelos que tem se tornado bastante popular na indústria de beleza e no mundo dos esportes. O número de sessões do procedimento depende, entre outros fatores, da coloração da pele, da área a ser tratada e da quantidade de pelos nessa área.
11. (Unicamp 2019) Uma sessão de depilação a laser utiliza pulsos de alta potência e curta duração. O tempo total da sessão depende da área tratada. Considere certa situação em que a luz do laser incide
perpendicularmente em uma área A 2 mm= 2 com uma intensidade média igual a I 2,0 10 W m .= 4 2 A energia luminosa que incide nessa área durante um intervalo de tempo t =3 ms é igual a
Dados: Se necessário, use aceleração da gravidade g 10 m s ,= 2 aproxime π=3,0 e 1atm 10 Pa.= 5 a) 1,3 10 −1J.
b) 1,2 10 −4J.
c) 3,0 10 J. 7 d) 3,0 10 −13 J.
12. (Uerj 2018) O gráfico a seguir indica a variação da força resultante F que atua em um objeto de massa m, em uma trajetória retilínea ao longo de um deslocamento de 12 m.
Calcule o trabalho, em joules, realizado por F nesse deslocamento.
Gabarito:
Resposta da questão 1:
01 + 02 + 04 + 08 = 15.
[01] Verdadeira. A aceleração, em módulo, é:
1 2
F 480 N
a a 2 10 m s .
m 2400 kg
= = = −
[02] Verdadeira. Da equação que relaciona a velocidade com o tempo do MRUV, temos:
0 0 v 0 0
v=v +atv = −v at⎯⎯⎯→= v = −at
Substituindo os valores e sabendo que a aceleração é negativa, finalmente obtemos:
(
1 2)
0 0
v = − − 2 10 m s− 20 s v =4 m s
[04] Verdadeira. Por meio da equação de Torricelli podemos determinar a distância percorrida em função das velocidades e da aceleração.
v 0 2
2 2 0
0 v
v v 2ad d
2a
= + ⎯⎯⎯→ = −=
Então:
( )
( )
2 2
1 2
4 m s
d d 40 m
2 2 10− m s
= − =
−
[08] Verdadeira. O trabalho realizado sobre o carro pelos freios é:
( )
4F d cos 180 480 N 40 m 1 19200 J 1,92 10 J τ= = − = −τ = −
O trabalho da força peso é nulo, pois o peso é perpendicular ao deslocamento.
cos 90 0
F d cos 90 0
τ= ⎯⎯⎯⎯⎯→ == τ Resposta da questão 2:
[C]
O trabalho realizado é numericamente igual à área sob a região do gráfico no intervalo de interesse. Logo:
(
30 10 0,4)
2 8 J τ
τ
+
=
=
Resposta da questão 3:
01 + 04 + 16 = 21.
[01] Verdadeira.
Sorvete: Esorv =100 g 11kJ g E sorv =1100 kJ
Vegetais: Eveg=1,1kg 1kJ g 1100 g 1kJ g E = veg =1100 kJ
[02] Falsa.
arroz kJ 1kcal arroz
E 100 g 15 E 357,14 kcal
g 4,2 kJ
= =
[04] Verdadeira. A quantidade de energia liberada por um alimento tem relação com as ligações químicas dos componentes que compõe o alimento.
[08] Falsa. Os processos de decomposição dos alimentos são exotérmicos, envolvendo transformações químicas de substâncias mais complexas em substanciais mais simples.
[16] Verdadeira. A quantidade de energia por grama liberada pelo frango grelhado corresponde à quarta parte da energia para a mesma quantidade de batata frita.
Resposta da questão 4:
[D]
A força de atrito é oposta ao deslocamento, realizando um trabalho resistente.
120 F(8)( 1) F 15 N.
− = − =
Resposta da questão 5:
Decompondo F ,R temos:
Como apenas F realiza trabalho, chegamos a: x
F d 8 20x
160 J τ
τ
= =
=
Resposta da questão 6:
[A]
O trabalho da força peso é dado por:
p mg h
τ = − Δ
E como h 0Δ para a cabine e h 0Δ para o contrapeso, podemos concluir que o trabalho realizado pela força peso é negativo sobre a cabine e positivo sobre o contrapeso.
Resposta da questão 7:
[A]
O módulo do trabalho da força de atrito é dado por:
fat at fat
F d 0,1 3 0,3 J τ
τ
= =
=
Resposta da questão 8:
[C]
Para força constante e horizontal, o trabalho realizado ( )τ é o produto da força pela distância percorrida, assim:
F d 4 N 5 m 20 J
= = =
τ τ τ
Resposta da questão 9:
01 + 04 + 08 = 13.
[01] Verdadeira.
[02] Falsa. O trabalho é uma grandeza escalar.
[04] Verdadeira. A unidade de energia ou trabalho é o joule (J) definido como o produto da força em newtons (N) pelo deslocamento em metros (m).
[08] Verdadeira. Forças perpendiculares ao deslocamento não realizam trabalho como os casos da força magnética e da força centrípeta.
Resposta da questão 10:
[D]
Seguindo as instruções do enunciado, o trabalho total (W ) é:
( ) ( ) ( )
W=60 2 0− +40 6 2− +20 8 6− =120 160 40+ + W=320 J.
Resposta da questão 11:
[B]
A energia é dada por:
4 2 6 2 3
4
E I A t 2 10 W m 2 10 m 3 10 s E 1,2 10 J
Δ − −
−
= =
=
Resposta da questão 12:
O trabalho é numericamente igual a "área" entre a linha do gráfico e o eixo horizontal.
8 2 4 1
W W 6 J.
2 2
= − =
