Enunciado

Um trenó à vela está em repouso sobre a superfície de um lago congelado quando um vento repentino exerce sobre ele uma força constante de 200   N , na direção leste. Devido ao ângulo da vela, o vento faz com que o trenó se desloque em linha reta por uma distância de 8,0   m em uma direção 20 ° ao norte do leste. Qual é a energia cinética do trenó ao final desses 8,0   m ?

Passo 1

Esta é uma questão de aplicação direta de duas fórmulas. A primeira a fórmula para calcular o trabalho de uma força constante:

W = F   d cos ⁡ ϕ

E a segunda, que é a aplicação do teorema trabalho-energia cinética:

∆ K = W t o t a l

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o trabalho realizado pela força do vento:

W v = 200 × 8 × cos ⁡ 20 ° = 1,5 × 10 3   J

Passo 3

Em seguida, devemos perceber que as demais forças (peso e normal/empuxo) atuam perpendicular ao movimento e, portanto, a única força que realiza trabalho é a força do vento. Assim, aplicando o teorema trabalho-energia cinética:

K f - K i = W v

Como inicialmente o trenó estava em repouso, então, podemos determinar a energia cinética no final dos 8,0   m :

K f = 1,5 × 10 3   J

Resposta

  1. W v = 1,5 × 10 3   J ;
  2. K f = 1,5 × 10 3   J .
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