Apostila de Física
Projeto: "Enem no Belém"
Nome:
2015
Dinâmica
Relação Trabalho-Energia

Quando uma força desloca ou deforma um objeto, realiza trabalho.

Quando uma força realiza trabalho, um corpo fornece e outro recebe energia.
Define-se trabalho como o produto do valor da força aplicada sobre um corpo, pelo
deslocamento que esse corpo sofre na direção da força.
T=F.d
onde:
T= trabalho; (J)
F= força; (N,kgf)
d= deslocamento (m)
Unidades de Trabalho
No sistema internacional (SI) o trabalho é medido em N.m. A esta unidade deu-se o
nome de Joule (J).
Num sistema denominado como MK*S o trabalho é medido em kgf.m. A esta unidade
deu-se o nome de quilogrâmetro (kgm)
O quilograma-força é uma definição prática na qual estabeleceu-se que um corpo de 1
kg é atraído pela Terra com força de 1 kgf; um corpo de massa 8 kg é atraído com 8
kgf, e assim por diante (válido somente para Terra)
OBS: De acordo com o (SI) Kg.m/s² = newton (N)
Potência
A potência é uma grandeza escalar que mede a rapidez com que se consegue
realizar um trabalho.
Portanto, se uma máquina A realiza um mesmo trabalho que a máquina B, porém,
em menos tempo, podemos dizer que A tem mais potência que B.
onde:
P= potência; (W,cv, HP)
T= trabalho; (J,kgf)
t= tempo (s)
Unidades de Potência
No sistema internacional (SI) a potência é medida em Watt (W).
onde:
W= watt;
J= Joule;
s= segundos
-Unidades especiais de Potência:
O Cavalo-Vapor (CV)
1 cv= 375W
O Horse-Power (HP)
1 HP= 745W (aproximadamente)
Pressão
A pressão de uma força é definida sendo:
A pressão representa a força por unidade de área, isto é, quanto maior a área
menor a pressão.
onde:
P= pressão; (N/m²) (Pa- pascal)
F= força; (N)
A= área (m²)
Exercícios:
1) (COTUCA) Uma pessoa desloca uma carga horizontal, de 50 m. Essa pessoa exerce
uma força de 100 N paralela ao deslocamento. O trabalho em Joule vale:
a) 50
b) 100
c) 150
d) 2
e) n.d.a
2) O trabalho que um atleta faz para subir uma escada vertical corresponde a deslocar
seu próprio peso. Se o peso do atleta é 70 kgf e a escada tem 4 m, o trabalho realizado
pelo atleta é:
3) Uma máquina realiza um trabalho de 5000 J em 20 segundos. Qual sua potência?
4) Em que caso a pressão da seta sobre a superfície é maior?
5) Um corpo é puxado por uma força de 50N paralela a um deslocamento de 4 metros.
O trabalho pela força é:
a) 100 J
b) 200 J
c) 12,5 J
d) 2000 J
e) n.d.a
6) Um motor elétrico tem uma potência de 4.000 W. Isso significa que em 10 segundos
esse motor realiza um trabalho igual a:
a) 4.104 J
b) 4.10³ J
c) 4. 10² J
d) 40 J
e) n.d.a
7) Quando você ergue verticalmente um corpo de 10 kg a uma altura de 2 m, você
realiza um trabalho de:
a) 10 kgm
b) 100 kgm
c) 5 kgm
d) 20 kgm
e) n.d.a
8) Usando seus conhecimentos de pressão você poderia explicar: Por que um prego
tem a ponta mais fina?
9) Que trabalho é realizado quando 1.200N de papel são levados do solo a um
caminhão de 2,5 m de altura?
10) Qual é o peso de uma carga de minério, sabendo-se que desemprenhou o trabalho
de 3.000 J para elevá-la à altura de 2,5 m?
11) Um guindaste eleva um fardo de 2.940 a 8 m de altura. Para colocá-lo num navio
que trabalho realiza em J?
12) A que altura em metros terá sido levantado um corpo de 10N se o trabalho foi de
100 J?
13) Carlos e Marcus se revezam para transportar argamassa de peso 40N até a
primeira laje de um prédio em construção, a uma altura de 4 metros. Carlos faz o
trabalho em 8 segundos e Marcus faz o mesmo trabalho em 10 segundos. Qual as
potências empregadas pelos dois?
14) Qual a potência, em watts, de um operário que levou uma carga de 20N à altura
de 3 metros, em 15 segundos?
15) Fernando, que pesa 700N sobe uma escada de 15 m de altura em 20 s. Que
trabalho realiza? Qual a sua potência em cv?
16) Um guindaste eleva, a cada minuto, à altura de 5 m, 10 fardos de 1000N cada um.
Qual o trabalho desse guindaste? Qual a sua potência em W?
17) Durante a construção de um prédio, um elevador transportava 25.000 kgf de
tijolos a 8 mm em 5 minutos. Com que potência em kgm/s o elevador trabalhava?
18) Para arrastar um corpo de massa 100 kg entre dois pontos com movimento
uniforme, um motor de potência igual a 500 W opere durante 120 s. Qual o trabalho
realizado pelo motor, em J? Dê a resposta em potência de dez.
19) (UFF) Um homem de massa 70 kg sobe uma escada, do ponto A ao ponto B, e
depois desce do ponto B ao ponto C, conforme indica a figura.
Dado: g= 10m/s²
O trabalho realizado pelo peso do homem desde o ponto A até o ponto C foi de:
a) 5,6 x 10² J
b) 1,4 x 10³ J
c) 3,5 x 10² J
d) 1,4 x 10² J
e) zero
20) (UFSC) Um homem ergue um bloco de 100 Newtons a uma altura de 2,0 metros
em 4,0 segundos, com velocidade constante. Qual potência em WATTS desenvolvida
pelo homem?
21) Uma força de intensidade 2N é aplicada perpendicularmente a uma superfície
através de um pino de 1mm² de área. Determine a pressão, em N/m², que o pino
exerce sobre a superfície. Dê a resposta em potência de dez.
22) Aplica-se uma força de 80N perpendicularmente a uma superfície de área 0,8 m².
Calcule a pressão exercida.
Energia
Energia é, por definição, a capacidade de realizar trabalho.
A principal característica da Energia é que ela não pode ser criada nem destruída,
portanto somente é possível transformar a energia de uma forma para outra.
Assim, medir a energia de um sistema corresponde a medir o trabalho por ele
realizado. Existem várias formas de energia:
- Elétrica;
- Atômica;
- Química;
- Luminosa;
- Térmica;
- Mecânica;
- Sonora.
Não é difícil observar, em um cotidiano transformações de um tipo de energia em
outro.
Exemplo: Numa usina hidrelétrica a energia mecânica da queda da água é
transformada em energia elétrica.
A unidade de medida de energia, no SI, é o Joule (J)
Energia Potencial: Imagine um corpo pendurado acima do solo numa certa altura. Se
ele for solto, provavelmente vai se deformar e produzir um ruído ao se chocar contra o
solo. Isso só é possível se o corpo possuir energia armazenada.
Esta energia é a Energia Potencial gravitacional que será maior quanto, maior for
sua altura.
Então,
Ep = m.g.h
onde:
Ep= energia potencial (J);
m= massa do corpo (kg)
g= aceleração da gravidade (m/s²)
h= altura (m)
Energia Cinética: A energia cinética é a energia do movimento do corpo.
Ela depende da velocidade do corpo. Exemplo: Um veículo em alta velocidade tem
mais energia que um veículo idêntico em baixa velocidade. E depende também da
massa: Um caminhão carregado movendo-se a uma certa velocidade certamente tem
maior energia que uma bicicleta na mesma velocidade.
A energia cinética pode ser calculada pela fórmula:
EC=
onde:
Ec= energia cinética (J)
m= massa (kg)
v= velocidade (m/s)
Conservação de energia
A energia mecânica é definida como sendo:
Em= Ec + Ep
No caso de sistemas conservativos é constante.
Veja o exemplo:
Exercícios:
1) (ETEC) A energia elétrica fornecida ao ferro elétrico, ao rádio e à lâmpada se
transforma, respectivamente em energia:
a) calorífica, luminosa, sonora;
b) mecânica, cinética, sonora;
c) calorífica, sonora, luminosa;
d) perde-se sempre energia;
e) n.d.a
2) (ETEC) A energia cinética de um carro de massa 600 kg à velocidade de 10m/s é
igual a:
a) 30.000 J
b) 21.600 J
c) 10.800 J
d) 3.000 J
e) n.d.a
3) Um tijolo no 10º andar de um prédio possui energia? De que tipo?
4) (COTUCA) Um corpo tem energia cinética de 100 erg. Sua velocidade é de 5 cm/s.
Sua massa será de:
a) 80 g
b) 40 g
c) 800 g
d) 400 g
e) n.d.a
5) Um tijolo de massa 0,5 kg está colocado no andaime de uma construção à 10m de
altura. Sendo g= 10m/s², qual a energia armazenada no tijolo?
6) Um móvel de massa 400g tem, em um determinado instante, uma velocidade de
10m/s. Qual a sua energia cinética?
7) Um corpo movimenta-se sob a ação exclusiva de forças conservativas em duas
posições A e B de sua trajetória, foram determinadoa alguns valores de energia. Com
base nos dados complete: