Lista de Exercícios Resolvidos de Trabalho Realizado Pela Força Gravitacional

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Uma caixa de 6,0 k g é levantada de uma altura de 3,0 m , a partir do repouso, por uma força aplicada vertical de 80 N . Encontre o trabalho realizado sobre a caixa pela gravidade

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Um dos mais potentes guindastes do mundo está em operação na Suiça. Ele pode, lentamente, elevar uma carga de 6000   t até uma altura de 12,0 m 1 t = 1000 k g . Qual é o trabalho realizado pelo guinsdaste durante esta tarefa?

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Um pequeno cubo de gelo desliza, sem atrito, ao longo de um trilho em laço, como mostrado na figura. A partir do ponto mais baixo da trajetória, o trilho tem a forma de um arco de circunferência de raio R . O cubo de gelo parte de um ponto que se situa a uma altura igual a 4 R acima da parte mais baixa do trilho.

a) Faça o diagrama das forças para o cubo de gelo quando este se encontra nos pontos B e C .

b) Qual é a velocidade (módulo, direção e sentido) do cubo de gelo quando este atinge a parte mais alta do arco de circunferência (ponto C )?

c) Qual é a força normal (módulo, direção e sentido) exercida sobre o cubo de gelo no ponto C ?

d) Qual é o trabalho realizado pela força peso do ponto mais baixo da trajetória (ponto B ) até a parte mais alta do arco da circunferência (ponto C )?

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[Enunciado comum às Questões 1 e 2]

Um bloco de massa m pode deslizar em uma trilha sem atrito que forma um laço circular de raio R . O bloco é liberado a partir do repouso do ponto P a uma altura h = 5 R acima do ponto mais baixo do laço. Sejam Q o ponto indicado na figura e S o ponto mais alto do laço. Defina W A B como o trabalho da força gravitacional para um deslocamento partindo do ponto A até o ponto B . Considere U A a energia potencial gravitacional do bloco em relação a Terra e admita que ela é zero no ponto mais baixo do laço.

[Questão 1]

Considere as seguintes assertivas:

I . W P Q > W P S

I I . W P Q < W P S

I I I . U P > U S > U Q

É correto apenas o que se afirma em:

(a) I

(b) I I

(c) I I I

(d) I e I I

(e) I e I I I

(f) I I e I I I

(g) Todas

(h) Nenhuma

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Abandonam-se, simultaneamente, dois blocos de massas m e M , onde M > m , de uma mesma altura h . O bloco mais leve cai verticalmente e o bloco mais pesado desce pela superfície sem atrito de um plano inclinado de 30 ° com a horizontal, conforme a figura. Desprezando-se todas as formas de dissipação é correto afirmar que:

(a) Os dois blocos chegam ao mesmo tempo ao solo e com a mesma rapidez

(b) O bloco mais leve chega antes do bloco mais pesado e com maior rapidez que este

(c) O bloco mais leve e o mais pesado chegam ao solo com a mesma energia cinética

(d) O bloco mais leve chega ao solo antes do bloco mais pesado, mas ambos chegam ao solo com a mesma rapidez.

(e) O trabalho realizado pela força peso sobre os dois blocos é o mesmo.

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Uma partícula se move sobre uma calha horizontal lisa. A calha horizontal transforma-se, suavemente, a partir do ponto A , em uma calha semicircular de raio R , tal como indicado na figura. A partícula deixa a calha semicircular no ponto B , que se encontra exatamente acima do ponto A , com velocidade horizontal.

Sobre o trabalho realizado pela força peso P → que atua na partícula no trajeto entre os pontos A e B é correto afirmar que:

(a) W P = 2 m g R

(b) W P = - 2 m g R  

(c) W P = m g R

(d) W P = π m g R

(e) W P = - π m g R

(f) W P = 0

(g) W P = - m g R

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A figura mostra um pedaço de 2   k g de queijo que desliza por um trilho sem atrito do ponto a ao ponto   b , separados por uma distância vertical de 0,80   m . O queijo percorre uma distância total de 2   m ao longo do trilho. Qual é o trabalho realizado sobre o queijo pela força gravitacional durante o deslocamento de a até b (considere g   =   10   m / s 2 ).

(a) 40   J

(b) - 40   J

(c) 56   J

(d) 16   J

(e) Não é possível calcular o trabalho realizado pela força gravitacional sem conhecer a curva que representa a trajetória seguida pelo queijo entre a e b .

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Supino reto é um tipo de exercício comum em academias no qual o indivíduo permanece deitado de costas e levanta uma barra de massa M desde o seu tronco até a altura h, correspondente ao comprimento dos braços e antebraços. O movimento de levantar e abaixar a barra é repetido várias vezes. No levantamento da barra, o indivíduo deve aplicar uma força, em módulo, ligeiramente maior que a força peso da barra. Para abaixar a barra, a força aplicada é, em módulo, ligeiramente menor que a força peso da barra. Considere duas modalidades de treino no supino reto a seguir:

I. dobrar a massa (2M) e realizar apenas 10 repetições

II. manter a massa M e realizar 20 repetições

Marque a afirmação CORRETA a respeito do trabalho total realizado após as repetições

a) o trabalho realizado pela força gravitacional na modalidade I é 2 vezes maior que o da modalidade II

b) o trabalho realizado pela força gravitacional na modalidade II é 2 vezes maior que o da modalidade I

c) o trabalho realizado pelo indivíduo é maior na modalidade I do que na modalidade II

d) o trabalho realizado pelo indivíduo é maior na modalidade II do que na modalidade I

e) o trabalho realizado pelo indivíduo é praticamente nulo tanto na modalidade I como na modalidade II

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A figura mostra um cubo de gelo de 2,0kg que desliza por um trilho sem atrito do ponto a ao ponto b. O cubo de gelo percorre uma distância total de 2,0m ao longo do trilho e uma distância vertical de 0,80m. Qual é o trabalho realizado sobre o cubo de gelo pela força gravitacional durante o deslocamento? (considere g = 10 m / s 2 )

a) 12J

b) 16J

c) 30J

d) 45J

e) 50J

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Uma escada rolante é usada para mover 20 pessoas por minuto, cada uma com 60 kg, do primeiro andar de uma loja para o segundo andar que fica 5,0 m acima do primeiro. A potência requerida é aproximadamente: (Considere g   =   10   m / s 2 ) .

a) 6,0x 10 4 W

b) 2,0x 10 2 W

c) 1,0x 10 2 W

d) 2,0x 10 3 W

e) 1,0x 10 3 W

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Uma partícula de massa m move-se sobre uma calha horizontal lisa. A calha horizontal transforma-se,

suavemente, a partir do ponto A , em uma calha semicircular de raio R , tal como indicado na figura.

A partícula deixa a calha semicircular no ponto B , que se encontra exatamente acima do ponto A , com velocidade horizontal v 0 . Em relação ao trabalho W g realizado pela força gravitacional que atua sobre a partícula no trajeto entre os pontos A e B, é CORRETO afirmar que

(a) W g   =   - 2 m g R

(b) W g   =   2 m g R

(c) W g   =   m g R

(d) W g   =   - m g R

(e) W g   =   0

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Um bloco de massa m e dimensões desprezíveis é solto do repouso de uma altura h , e desliza em contato com uma superfície de atrito desprezível, como mostra a figura. O deslocamento do bloco e o trabalho realizado pela mola desde o instante de contato entre a mola e o bloco até o instante de máxima compressão da mola são, respectivamente,

(a) 2 m g h k e - m g h ;

(b) 2 m g h k e m g h ;

(c) m g k e - m g h ;

(d) m g k e m g h ;

(e) Nenhuma das respostas anteriores é correta.

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Um corpo de massa m é suspenso por um fio ideal, mantido esticado, de comprimento l , que está preso ao teto. Se o corpo é abandonado a partir de um ponto em que o fio faz um ângulo θ com a vertical, os trabalhos realizados pelo peso do corpo, W P , e pela tensão no fio, W T , entre o ponto inicial e o ponto em que se encontra na posição vertical valem, respectivamente:

  1. W P = m g l 1 - c o s θ e   W T = 0
  2. W P = - m g l 1 - c o s θ   e   W T = 0
  3. W P = m g l 1 - c o s θ   e   W T = m g l c o s θ
  4. W P = m g l   e   W T = m g l c o s θ
  5. W P = m g l   e   W T = 0

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Um pêndulo, enquanto oscila, é atuado por três forças: gravidade, tração e atrito com o ar. O trabalho feito por estas forças (nesta ordem) é:

(A) positivo; nulo; negativo.

(B) negativo/positivo; nulo; negativo.

(C) positivo; nulo; negativo.

(D) negativo/positivo; positivo; nulo.

(E) positivo/negativo; positivo; negativo

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Certa mola, que obedece a lei de Hooke, é esticada por uma agente externo. O trabalho realizado para esticar a mola de 10   c m é igual a 4,0   J . O trabalho adicional que tem que ser feito para estica-la por mais 10   c m é igual a :

a )   4,0   J

b )   8,0   J

c )   12   J

d )   16   J

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