1. Uma pessoa puxa um bloco por 2 m ao longo de uma superfície horizontal com uma força constante F = 20 N. Determine o trabalho realizado pela força F que atua sobre o bloco.
Conhecido :
Força (F) = 20 N
Deslocamento (s) = 2 m
Ângulo (θ ) = 0
Procura-se : Trabalho (W)
solução:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 Joules
2. Uma força F = 10 N atua sobre uma caixa a 1 m de distância ao longo de uma superfície horizontal. A força atua em um ângulo de 30 ° , como mostrado na figura abaixo. Determine o trabalho realizado pela força F!
Conhecido :
Força (F) = 10 N
A força horizontal (F x ) = F cos 30 o = (10)(0.5√3) = 5√3 N
Deslocamento (d) = 1 metro
Procura-se : Trabalho (W)?
Solução :
W = F x d = (5√3)(1) = 5√3 Joules
3. Um corpo cai livremente a partir do repouso, de uma altura de 2 m. Se a aceleração da gravidade é de 10 m/s² , determine o trabalho realizado pela força da gravidade!
Conhecido :
Massa do objeto (m) = 1 kg
Altura (h) = 2 m
Aceleração devido à gravidade (g) = 10 m/ s²
Procura-se: Trabalho realizado pela força da gravidade (W)
solução:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 Joule
W = trabalho, F = força, d = distância, w = peso , h = altura, m = massa, g = aceleração da gravidade.
4. Um objeto de 1 kg está preso a uma mola, de modo que fica alongado em 2 cm. Se a aceleração da gravidade é de 10 m/s² , determine (a) a constante elástica da mola e (b) o trabalho realizado pela força da mola sobre o objeto.
Conhecido :
Massa (m) = 1 kg
Aceleração devido à gravidade (g) = 10 m/ s²
Alongamento (x) = 2 cm = 0.02 m
Peso (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 N
Procura-se: Constante elástica da mola e trabalho realizado pela força da mola.
solução:
(a) Constante elástica
Fórmula da lei de Hooke :
F = k x.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
k = 500 N/m
(b) trabalho realizado pela força da mola
W = – ½ kx 2
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 Joule
O sinal negativo indica que a direção da força da mola é oposta à direção do deslocamento do objeto.
5. Uma força F = 10 N acelera uma caixa por um deslocamento de 2 m. O piso é áspero e exerce uma força de atrito F <sub>k</sub> = 2 N. Determine o trabalho total realizado sobre a caixa.
Conhecido :
Força (F) = 10 N
Força de atrito cinético (F k ) = 2 N
Deslocamento (d) = 2 m
Procura-se: Rede (W net )
solução:
Trabalho realizado pela força F:
W 1 = F d cos 0 = (10)(2)(1) = 20 Joules
Trabalho realizado pela força de atrito cinético (F k ):
W 2 = F k d = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Joules
Rede:
W líquido = W 1 – W 2
W líquido = 20 – 4
W líquido = 16 Joules
6. Qual é o trabalho realizado pela força F sobre o bloco?
Conhecido :
Força (F) = 12 Newtons
Deslocamento (d) = 4 metros
Procura-se: Trabalho (W)
solução:
W = F d = (12 Newton)(4 metros) = 48 N m = 48 Joules
7. Um bloco é empurrado por uma força de 200 N. O deslocamento do bloco é de 2 metros. Qual é o trabalho realizado sobre o bloco?
Conhecido :
Força (F) = 200 Newtons
Deslocamento (d) = 2 metros
Procura-se: Trabalho (W)
solução:
Trabalhar :
W = F s
W = (200 Newton)(2 metros)
W = 400 N m
W = 400 Joule
8. O motorista do sedã quer estacionar seu carro exatamente 0.5 m à frente do caminhão , que está a 10 m da posição do sedã. Qual é o trabalho exigido do sedã?
Conhecido :
Deslocamento (d) = 10 metros – 0.5 metros = 9.5 metros
Força (F) = 50 Newtons
Procura-se: Trabalho (W)
solução:
W = F s
W = (50 Newton)(9.5 metros)
W = 475 N m
W = 475 Joule
9.
O trabalho realizado por Tom e Jerry permite que o carro se mova por uma distância de 4 metros. As forças exercidas por Tom e Jerry são de 50 N e 70 N, respectivamente.
Conhecido :
Deslocamento (s) = 4 metros
Força resultante (F) = 50 Newtons + 70 Newtons = 120 Newtons
Procura-se: Trabalho (W)
solução:
W = F s = (120 Newton)(4 metros) = 480 N m = 480 Joules
10. Um motorista puxa um carro de forma que o carro se mova por uma distância de 1000 cm. Qual é o trabalho realizado sobre o carro?
Conhecido :
Força (F) = 250 Newtons
Deslocamento (s) = 1000 cm = 1000/100 metros = 10 metros
Procura-se: Trabalho (W)
solução:
W = F s = (250 Newton)(10 metros) = 2500 N m = 2500 Joules
11. Com base na figura abaixo, se o trabalho realizado pela força resultante for de 375 Joules, determine o deslocamento do objeto.
Conhecido :
Trabalho (W) = 375 Joules
Força resultante ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newtons ( para a direita )
Procura-se: Deslocamento ( d )
solução:
A equação do trabalho:
W = F s
Deslocamento do objeto:
d = W / F = 375 Joules / 25 Newtons
d = 15 metros s
12. As atividades abaixo que não envolvem trabalho são …
A. Empurre um objeto a uma distância de até 10 metros.
B. Empurre um carro até que ele se mova.
C. Empurre uma parede
D. Puxou uma caixa
solução:
A equação do trabalho:
W = ΣF s
W = trabalho , F = força , d = deslocamento
Com base na fórmula acima, o trabalho é realizado pela força e ocorre um deslocamento.
A resposta correta é C.
1.3 . Andrew empurra um objeto com uma força de 20 N, fazendo com que o objeto se mova em um movimento circular com um raio de 7 metros. Determine o trabalho realizado por Andrew ao completar duas voltas circulares.
A. 0 Joule
B. 1400 Joule
C. 1540 Joule
D. 1760 Joule
solução:
Se a pessoa empurrar a cadeira de rodas realizando dois movimentos circulares, então a pessoa e a cadeira de rodas retornam à posição original, portanto o deslocamento da pessoa é zero.
Deslocamento = 0, portanto trabalho = 0.
A resposta correta é a A.
14. Alguém empurra um objeto no chão com uma força de 350 N. O chão exerce uma força de atrito de 70 N. Determine o trabalho realizado pela força para mover o objeto por uma distância de 6 metros.
A. 45 J
B. 72 J
C. 1680 J
D. 2580 J
Conhecido :
A força de empurrão (F) = 350 Newtons
Força de atrito (F fric ) = 70 Newtons
Deslocamento do objeto (s) = 6 metros
Procura-se: Trabalho (W)
solução:
Existem duas forças que atuam sobre o objeto: a força de empuxo (F) e a força de atrito (F<sub> fric</sub> ). A força de empuxo tem a mesma direção do deslocamento do objeto, pois realiza trabalho positivo. Por outro lado, a força de atrito tem direção oposta ao deslocamento do objeto, de modo que realiza trabalho negativo.
Trabalho realizado por força de empuxo:
W = F d = (350 Newton)(6 metros) = 2100 Newton-metros = 2100 Joules
Trabalho realizado pela força de atrito:
W = – (F fric )(s) = – (70 Newton)(6 metros) = – 420 Newton-metros = – 420 Joules
A rede:
Potência líquida (W) = 2100 Joules – 420 Joules
Potência líquida (W) = 1680 Joules
A resposta correta é C.
15. Um objeto é empurrado por uma força horizontal de 14 Newtons sobre um piso áspero com uma força de atrito de 10 Newtons. Determine o trabalho resultante para mover o objeto por uma distância de 8 metros.
A. 0.5 Joule
B. 3 Joule
C. 32 Joule
D. 192 Joule
Conhecido :
Força de empuxo (F) = 14 Newtons
Força de atrito (F fric ) = 10 Newtons
Deslocamento do objeto (d) = 8 metros
Procura-se: Trabalho (W)
solução:
Existem duas forças que atuam sobre um objeto: a força de empuxo (F) e a força de atrito (F <sub>fric</sub> ).
A força de empuxo tem a mesma direção do deslocamento do objeto, de modo que realiza trabalho positivo. Por outro lado, a força de atrito tem direção oposta ao deslocamento do objeto, de modo que realiza trabalho negativo.
Trabalho realizado por força de empuxo:
W = F s = (14 Newton)(8 metros) = 112 Newton metros = 112 Joules
Trabalho realizado pela força de atrito:
W = – (F fric )(s) = – (10 Newton)(8 metros) = – 80 Newton metros = – 80 Joules
A rede:
Potência líquida (W) = 112 Joules – 80 Joules
Potência líquida (W) = 32 Joules
A resposta correta é C.
16. Determine o trabalho líquido com base na figura abaixo.
A. 360 Joule
B. 450 Joule
C. 600 Joule
D. 750 Joule
solução:
Trabalho = Força (F) x deslocamento (d)
Trabalho = Área do triângulo 1 + área do retângulo + área do triângulo 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
Trabalho = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
Trabalho = (20)(3) + 240 + (20)(3)
Trabalho = 60 + 240 + 60
Trabalho = 360 Joules
A resposta correta é a A.
17. Um pedaço de madeira com 60 cm de comprimento é cravado verticalmente no solo. A madeira é atingida por um martelo de 10 kg a uma altura de 40 cm acima do topo. Se a força de resistência média do solo é de 2 x 10³ N e a aceleração da gravidade é de 10 m/s² , então a madeira penetrará completamente no solo após... golpes.
A 4
B. 16
C. 28
D. 30
Conhecido :
Massa do martelo (m) = 10 kg
A aceleração da gravidade (g) = 10 m / s²
Peso do martelo (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/ s²
Deslocamento do martelo antes de atingir a madeira (d) = 40 cm = 0.4 metros
A resistência da madeira (F) = 2 x 10³ N = 2000 N
Comprimento da madeira (s) = 60 cm = 0.6 metros
Procura-se: A madeira penetrará completamente no solo após... impactos.
solução:
O trabalho realizado sobre o martelo quando este se desloca por 0.4 metros é:
W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 Joules
Trabalho realizado pela força de resistência do solo:
W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 Joules
A madeira penetrará completamente no solo após... impactos.
1200 Joules / 40 Joules = 30
A resposta correta é d.
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