Caderno
07
Dinâmica III
Conteúdos
Trabalho Mecânico, Potência Média, Energia Cinética, Energia Potencial Gravitacional e Energia Potencial Elástica, Sistema Conservativo, Sistema Dissipativo, Quantidade de Movimento, Impulso, Teorema do Impulso, Conservação da Quantidade de Movimento e Colisões Elásticas e Inelásticas.
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Do que se Trata?
...
Confira!
Neste caderno resolveremos exercícios sobre as leis de conservação, da energia e do momento linear (ou quantidade de movimento).
Em linguagem comum, conservar significa evitar o desperdício, em Física o significado é bem diferente: a conservação de uma grandeza significa que ela permanece constante ao longo do tempo. Essas Leis são tão importantes pois permitem identificar movimentos proibidos, situações que são impossíveis de acontecer.
01
As leis de Newton servem como um modelo útil para analisar o movimento e fazer previsões sobre o estado final do movimento de um objeto. No entanto, existe um modelo totalmente diferente para analisar esse movimento, modelo baseado na perspectiva do trabalho e da energia.
Sobre trabalho e energia são feitas as seguintes afirmações:
I. Uma força de intensidade 10 N foi aplicada a uma caixa em um deslocamento de 4 m. Se a direção de aplicação da força formou um ângulo de 60° com a direção do deslocamento da caixa, o trabalho realizado pela força foi de 20 J.
II. Se um mesmo trabalho for aplicado a dois objetos de massas diferentes, nas mesmas condições, o de maior massa irá adquirir maior velocidade..
III. Um trabalho de 1 J equivale à energia transferida a um objeto de 1 kg quando elevado a uma altura de 1 metro.
(Adote g = 10 m/s2).
Assim, está correto o que se afirma em:
a) I, II e III.
b) I e II, apenas.
c) II e III, apenas.
d) I, apenas.
e) II, apenas.
Resolução Comentada
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INSCRITO
02
Um bloco de 2 kg de massa está em movimento sobre um plano horizontal, no sentido da esquerda para a direita, pela ação de uma força (F) de módulo igual a 40 N. No esquema estão representadas as forças que atuam no bloco. Considerando que a força de atrito (Fat) atuante tenha uma intensidade constante e igual a 8 N, qual o valor do trabalho resultante realizado em um deslocamento de 10 m? Adote g = 10 m/s2.
04
(ENEM) Analisando a ficha técnica de um automóvel popular, verificam-se algumas características em relação ao seu desempenho. Considerando o mesmo automóvel em duas versões, uma delas funcionando a álcool e outra, a gasolina, tem-se os dados apresentados no quadro, em relação ao desempenho de cada motor.
Considerando desprezível a resistência do ar, qual versão apresenta a maior potência?
a) Como a versão a gasolina consegue a maior aceleração, esta é a que desenvolve a maior potência.
b) Como a versão a gasolina atinge o maior valor de energia cinética, esta é a que desenvolve a maior potência.
c) Como a versão a álcool apresenta a maior taxa de variação de energia cinética, esta é a que desenvolve a maior potência.
d) Como ambas as versões apresentam a mesma variação de velocidade no cálculo da aceleração, a potência desenvolvida é a mesma.
e) Como a versão a gasolina fica com o motor trabalhando por mais tempo para atingir os 100 km/h, esta é a que desenvolve a maior potência.
Parâmetro
Motor a Gasolina
Motor a Álcool
Aceleração
de 0 a 100 km/h em 13,4 s
de 0 a 100 km/h em 12,9 s
Velocidade Máxima
165 km/h
163 km/h
05
Em um trenó, de massa m = 20 kg, em repouso sobre uma pista horizontal de gelo, é aplicada uma força, também horizontal, de 100 N ao longo de um deslocamento de 10 m. Sobre o movimento adquirido ao final desse deslocamento, quando o trenó atinge uma velocidade igual a V, são feitas as seguintes afirmações:
I. O trenó terá adquirido uma energia cinética de 1000 J.
II. A velocidade V deve ser igual a 10 m/s.
III. A energia cinética seria duas vezes maior se este trenó atingisse uma velocidade duas vezes maior, 2V, ou se utilizasse um outro trenó com o dobro da massa, 2m, para atingir a mesma velocidade V.
Assim, está correto o que se afirma em:
a) I, II e III.
b) I e II, apenas.
c) II e III, apenas.
d) I, apenas.
e) II, apenas.
06
Para derrubar um pacote de 2 kg de açúcar de uma prateleira, a 2 metros de altura, o trabalho é realizado pela força peso. Para leva-lo de volta à prateleira, você precisa fazer um trabalho igual, ‘gastando’ sua energia que fica armazenada no pacote, uma energia potencial gravitacional. Neste sentido, adotando g = 10 m/s2,
a) Qual o valor da energia potencial gravitacional do pacote de açúcar quando se encontra na prateleira?
b) Para que você realize o mesmo trabalho, ou de outra forma, para ter a mesma energia potencial gravitacional do pacote de açúcar em que altura deve ser colocado um pacote de arroz de 5 kg?
07
Um experimento para investigar a energia mecânica de um carrinho em movimento sobre trilhos, com atrito desprezível, é montado conforme a figura. Na tabela são lançadas as energias, potencial gravitacional, cinética e mecânica, do carrinho em 3 pontos de referência. Assim, sendo a massa do carrinho de 2 kg e a gravidade considerada igual a 10 m/s2, os valores de x, y e z devem ser, respectivamente, iguais a:
a) 40 J, 40 J, 30 J.
b) 40 J, 10 J, 30 J.
c) 30 J, 10 J, 40 J.
d) 10 J, 30 J, 40 J.
e) 40 J, 40 J, 40 J.
08
Um carrinho de bebê, com 20 kg, a uma velocidade de 18 km/h, vem desgovernado em sua direção.
a) Qual a quantidade de movimento desse carrinho, em kg.m/s, que você deverá parar?
b) Se fosse um carrinho de hot dog, de 100 kg, qual deveria ser sua velocidade para que a quantidade de movimento fosse a mesma do carrinho de bebê?
09
(ITA) Um automóvel para quase que instantaneamente ao bater frontalmente numa árvore. A proteção oferecida pelo “air-bag”, comparativamente ao carro que dele não dispõe, advém do fato de que a transferência para o carro de parte do momentum do motorista se dá em condição de
a) menor força em maior período de tempo.
b) menor velocidade, com mesma aceleração.
c) menor energia, numa distância menor.
d) menor velocidade e maior desaceleração.
e) mesmo tempo, com força menor.
10
Em uma partida de tênis, o jogador recebe uma bola com velocidade de 30 m/s e a rebate, na mesma direção e em sentido contrário, com velocidade de 20 m/s. Considerando a massa da bola de tênis igual a 60 g e seu tempo de contato com a raquete igual a 0,01 s, determine o módulo da força aplicada pela raquete.
(Conheça a dedução do Teorema que pode resolver essa questão em https://youtu.be/uhx_8FtEZdQ)
Esse tipo de gente que a gente não entende
Com você ainda muito incerto, por muito tempo ele insistiu, até que você começou a rebater as bolas por ele remetidas.
Então, bons jogos aconteceram mas, em pouco tempo, agora, ele, já não conseguia rebater as suas bolas e os jogos deixaram de ser interessantes para você.
Ele nunca reclamou, afinal o desejo não era ganhar de você. Ao deixar de lado suas incertezas, para ele o jogo era um feitiço do tempo que promovia o encontro de duas crianças: uma, que foi, e a outra, que ele crê que pode ser melhor, do que foi.
Você ainda não entende como gente como ele pode ter tantas incertezas e porque não se abrem.
Talvez, penso, para não abalar as suas certezas mas, não queira mal essa gente, afinal 'são crianças como você, o que você vai ser quando você crescer'*.
*'Pais e Filhos" - Legião Urbana
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