1. TRABALHO E ENERGIA Disciplina: Projetos Integradores 4 Professora: Ana Paula Praxedes Tutora: Thala Figueiredo Assuno Alunos: Vlamir Rocha, Jos Maria, Joselito Quirino, Marcos Jonas, Wallyn Vieira, Tiago Alves e Jaqueline

2. INTRODUONo cotidiano a palavra trabalho usada para designar uma tarefa. Segurar uma mala em um ponto de nibus esperando uma conduo, realizao de trabalho, no entanto na fsica s existe trabalho se houver movimento. 3. TRABALHO 4. DEFINIOTrabalho uma medida da energia transferida ou transformada atravs de uma fora que realiza um deslocamento. dFF 5. Trabalho de uma fora uma grandeza escalar encontrada pelo produto da fora pelo deslocamento: Para utilizar essa expresso, a fora deve ser constante. A fora que se deve utilizar no clculo do trabalho a componente de F na direo do movimento. O trabalho uma grandeza escalar. 6. Decomposio de VetoresF.dFx .dF. cos .dUnidade: Newton . metro = N . m = joule (J)1 J = 107 erg 7. EXERCCIO Z CIO 1. No esquema da figura, uma mesma caixa arrastada trs vezes ao longo do plano horizontal, deslocando-se do ponto A at o ponto B: Na primeira vez, puxada pela fora F1 , que realiza um trabalho 1; na segunda, puxada pela fora F2 , que realiza um trabalho 2; e na terceira puxada por uma fora F3 , que realiza um trabalho 3. Supondo os comprimentos dos vetores da figura proporcionais s intensidades de F1 , F2 e F3 , aponte a alternativa correta.a) 1 > 2 > 3 b) 1 < 2 < 3 c) 1 = 2 = 3 d) 1 = 2 = 0 e) 1 = 2 < 3 8. Resoluo: As trs foras realizam trabalhos iguais, j que a projeo das trs na direo do deslocamento a mesma. 9. 2. (UCG-GO) Uma fora constante F , horizontal, de intensidade 20 N, atua durante 8 s sobre um corpo de massa 4 kg que estava em repouso apoiado em uma superfcie horizontal perfeitamente sem atrito. No se considera o efeito do ar. Qual o trabalho realizado pela fora F no citado intervalo de tempo? 10. 3. (FAM-SP) Uma carroa trafega com velocidade de 3 m/s, puxada por um homem que exerce sobre ela uma fora de intensidade 90 N, inclinada de 30 em relao horizontal. O trabalho realizado pela fora aplicada pelo homem durante 5 min :a) 146 000 J b) 80 000 J c) 120 000 J d) 40 500 J e) 67 500 J 11. CLASSIFICAO a) MOTOR - A fora favorece o deslocamento , corpo recebe energia . ( 0) 12. b) RESISTENTE - A fora no corpo se ope ao deslocamento , logo perde energia 0) (F. cos .d fatF fat . cos180 .d fatF fat .d 13. c) NULO - A fora aplicada sobre o corpo perpendicular ao deslocamento . ( 0) 14. EXERCCIO 4. (UFSM-RS) Um homem empurra um caixote de 10 kg com velocidade constante de 2 m/s, durante 6 s. Considerando 10 m/s a acelerao da gravidade e 0,1 o coeficiente de atrito entre a caixa e o assoalho, o trabalho realizado pelo homem, em joules, de:a) 2120 b) 22 c) zero d) 2 e) 120 15. Resoluo: Como o homem empurra o caixote com velocidade constante, a fora resultante sobre o mesmo zero. Assim, o trabalho realizado pelo homem deve compensar o trabalho da fora de atrito entre a caixa e o assoalho, produzindo um trabalho total nulo. 16. TRABALHO DE UMA FORA VARIAVEL Se a forca F for constante ou varivel, o trabalho pode ser calculado pelo grfico da forca F em funo do deslocamento d do corpo que ser numericamente igual a rea do grficoreaTotal12 17. EXERCCIO 5. (UERJ) Na brincadeira conhecida como cabo de guerra, dois grupos de palhaos utilizam uma corda ideal que apresenta um n no seu ponto mediano. O grfico mostra a variao da intensidade da resultante F das foras aplicadas sobre o n, em funo da sua posio x.Considere que a fora resultante e o deslocamento sejam paralelos. Determine o trabalho realizado por F no deslocamento entre 2 e 9 m. 18. TRABALHO DA FORA PESO BA 19. EXERCCIO6. (Uniderp-MS) Um guindaste levanta uma caixa de 500 kg a uma altura de 5 m velocidade constante. Considerando-se a ao da gravidade local g =10 m/s, pode-se afirmar que o trabalho que do guindaste realiza em J de: a) 2600 b) 2500 c) 2400 d) 3000 e) 2000 20. TRABALHO DA FORA ELSTICA Usando a Lei de Hooke e sabendo que trabalho de uma fora numericamente igual a rea sob o grfico ento temos :FElsticaK .x (Lei de Hooke) Constante ElsticaNo grfico temos um trianguloreaElsticaK .x.x 2 K .x 2 2 21. EXERCCIO 7. Uma mola, submetida ao de uma fora de intensidade 10 N, est deformada de 2 cm. O mdulo do trabalho realizado pela fora elstica na deformao de 0 a 2 cm foi, em joules, dea) 0,1 b) 0,2 c) 0,5 d) 1,0 e) 2,0 22. Resoluo: Felsticax10 N2cm 0,02m? felasticafelasticafelasticafelasticaFelstica10KK .xK .0,02500N / mk .x 2 2 500 .( 0,02 ) 2 2500.0,0004 2 0,2 2felastica0,1J 23. TRABALHO DE UM SISTEMA DE FORASEXEMPLO : Descida de um Tobog0 24. EXERCCIO 8. (UFSC) Um helicptero suspenso no ar, em repouso em relao ao solo, ergue por meio de um cabo de ao, mantido vertical, uma caixa de massa igual a 200 kg que se desloca com velocidade constante ao longo de um percurso de 10 m. No local, g = 10 m/s2. Sabendo que no deslocamento citado as foras de resistncia do ar realizam sobre a caixa um trabalho de 1 400 J, calcule o trabalho da fora aplicada pelo cabo de ao sobre a caixa. 25. POTNCIA rapidez com que o trabalho realizado. Potnciatempo 26. Pouco de HumorP , Walker Dead!Muita Potncia nem sempre significa chegar so e salvo Nem sempre ter Potncia significa realizar trabalho 27. EXERCCIO 9. (Fuvest-SP) Dispe-se de um motor com potncia til de 200 W para erguer um fardo de massa de 20 kg altura de 100 m em um local onde g = 10 m/s. Supondo que o fardo parte do repouso e volta ao repouso, calcule:a) o trabalho desenvolvido pela fora aplicada pelo motor; b) o intervalo de tempo gasto nessa operao. 28. RENDIMENTO ( ) Em nosso dia a dia e muito comum falarmos em rendimento, seja na escola, no trabalho ou ate mesmo quando queremos saber quantos quilmetros um auto mvel faz com um litro de combustvel. No estudo de Fsica, a noo de rendimento esta ligada a energia e potencia.P TIL P TOTAL 29. EXERCCIO 10. Na situao da figura a seguir, o motor eltrico faz com que o bloco de massa 30 kg suba com velocidade constante de 1,0 m/s. O cabo que sustenta o bloco ideal, a resistncia do ar desprezvel e adota-se |g| = 10 m/s. Considerando que nessa operao o motor apresenta rendimento de 60%, calcule a potncia por ele dissipada. 30. Energia 31. FONTES DE ENERGIA Energia Hidrulica a mais utilizada no Brasil em funo da grande quantidade de rios. A gua possui um grande potencial energtico. Numa usina hidreltrica esse potencial usado atravz da gravidade onde a gua move a turbina que faz funcionar um gerador eltrico, produzindo energia. 32. Energia Fssil Formada a milhes de anos a partir do acmulo de materiais orgnicos no subsolo. A energia destas fontes costuma provocar poluio, o que contribui com o efeito estufa e o aquecimento global. Isto ocorre principalmente com dos derivados de petrleo (diesel e gasolina) e do carvo mineral. J no caso do gs natural, o nvel de poluentes bem menor. 33. Energia Solar ainda pouco explorada no mundo, em funo do custo elevado de implantao, uma fonte limpa, ou seja, no gera poluio nem impactos ambientais. A radiao solar captada e transformada para gerar calor ou eletricidade 34. Energia de Biomassa a energia gerada a partir da decomposio, em curto prazo, de materiais orgnicos (esterco, restos de alimentos, resduos agrcolas). O gs metano produzido usado para gerar energia. 35. Energia Elica a energia captada a partir do vento atravz de grandes hlices instaladas em reas abertas. o movimentos dessas hlices movimentam um gerador que produz a energia eltrica. uma fonte limpa e inesgotvel, porm, pouco utilizada no Brasil. 36. Energia Nuclear Proveniente do urnio obtida quando o ncleo desintegrado, o que gera uma enorme quantidade de energia liberada. As usinas nucleares aproveitam esta energia para gerar eletricidade. 37. Energia Geotrmica Obtida atravz do calor produzido nas camadas profundas da crosta terrestre. Em algumas regies, a temperatura pode superar 5.000 C, as usinas utilizam este calor para acionar turbinas eltricas e gerar energia. 38. Energia das Mars, tambm conhecida como energia maremotriz, gerada a partir do movimento das guas ocenicas nas mars. Especialistas em energia afirmam que, no futuro, esta ser uma das principais fontes de energia do planeta. 39. CLASSIFICAOEnergia Cintica a energia do sistema que pe o corpo em movimento. o tipo de energia que os corpo tem, devido ao movimento que apresentam. 40. TEOREMA DO TRABALHO - ENERGIAECintica EC1 .m.V 2 2O trabalho realizado pela resultante de foras igual variao da energia cintica do corpo.ECintica 41. EXERCCIO 11. O trabalho total realizado sobre uma partcula de massa 8 kg foi de 256 J. Sabendo que a velocidade inicial da partcula era de 6 m/s, calcule a velocidade final. 42. EXERCCIO 12. Uma partcula sujeita a uma fora resultante de intensidade 2 N move-se sobre uma reta. Sabendo que entre dois pontos P e Q dessa reta a variao de sua energia cintica de 3 J, calcule a distncia entre P e Q. 43. ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL Quando um martelo elevado no ar, existe um potencial para um trabalho sobre ele ser realizado pela fora da gravidade, porm isso s ocorre quando o martelo liberado. Energia = Propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho ... Potencial = Virtual, possvel. 44. EXERCCIO13. (Unifor-CE) Um menino de massa 20 kg desce por um escorregador de 3 m de altura em relao areia de um tanque, na base do escorregador. Adotando g 10 m/s, o trabalho realizado pela fora do menino vale, em joules: a) 600 b) 400 c) 300 d) 200 e) 60 45. ENERGIA POTENCIAL ELSTICA Ao esticarmos ou comprimirmos uma mola ou um elstico,a energia sabemos que fica armazenada chamada de energia potencial elstica.Quanto maior for a constante elstica (dureza) da mola, mais difcil ser deform-la. 46. EXERCCIO 14. Na situao representada nas figuras 1 e 2, a mola tem massa desprezvel e est fixa no solo com o seu eixo na vertical. Um corpo de pequenas dimenses e massa igual a 2,0 kg abandonado da posio A e, depois de colidir com o aparador da mola na posio B, aderindo a ele, desce e para instantaneamente na posio C. 47. VDEOS IMPORTANTESDiscovery Na Escola: Elementos da Fsica, Energia e Trabalho. www.youtube.com/watch?v=wVLUmyXVSMkRap da energia www.youtube.com/watch?v=oGEcG8Kfga0Skatista Bob Burniquist realizando um salto de base Jump de 500 metros de altura www.youtube.com/watch?v=1iot3I5Sy1c 48. CONSERVAO DE ENERGIA A energia pode ser transformada de uma forma em outra, mas no pode ser criada nem destruda. A energia total do universo constante.A manga presa a uma rvore armazena energia potencial gravitacional. Ao cair no cho, pode-se ter a impresso de que a energia potencial armazenada foi destruda, no entanto sabe-se que essa energia foi transformada em outras formas de energia, como por exemplo, energia sonora (som emiti do ao tocar no cho) e energia trmica (calor produzido ao tocar no cho). 49. EXERCCIOQual o erro na tirinha? 50. 15. (UFFRJ-RJ) O salto com vara um dos esportes mais exigentes do atletismo. Em um nico salto, o atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Na Olimpada de Atenas uma atleta russa bateu o recorde, saltando 4,88 m. A figura a seguir representa um atleta durante um salto com vara, em trs instantes distintos. Assinale a opo que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situaes I, II, e III, respectivamente. a) - cintica - cintica e gravitacional - cintica e gravitacional b) - cintica e elstica - cintica, gravitacional e elstica - cintica e gravitacional c) - cintica - cintica, gravitacional e elstica - cintica e gravitacional d) - cintica e elstica - cintica e elstica gravitacional e) - cintica e elstica - cintica e gravitacional gravitacional 51. 16. Observe a tira de humor abaixo:a) Por que ao saltar da montanha o Viking ganha velocidade? b) O fato de ele carregar passageiros influenciaria na sua velocidade? 52. 17. A tira de humor a seguir ilustra um brinquedo muito comum em parques e jardins o escorrega. Provavelmente, em algum dia da sua vida, voc teve a oportunidade de brincar em um escorrega e perceber que a velocidade no final da descida maior do que no incio.Apresente uma explicao para este fato. 53. CONSERVAO DE ENERGIA MECNICA Toda energia associada ao movimento ou possibilidade de haver movimento denominada de energia mecnica. E Mecnica = E Cintica + E PotencialEminicialEm final ConservativaEm AEm BEmC 0(De A para B)Ec AEp AEc AEc BEp AEp BEc B 54. SISTEMA CONSERVATIVO A energia mecnica se conserva Ausncia de atrito. Cintica aumenta e potencial diminui e vice-versa, na mesma quantidade. BATE ESTACAGravitacional e CinticaElstica, Gravitacional e Cintica 55. EXERCCIO18. Numa montanha-russa, um carrinho de 300 kg de massa abandonado do repouso de um ponto A, que est a 5 m de altura. Supondo-se que o atrito seja desprezvel, pergunta-se: a) o valor da velocidade do carrinho no ponto B; b) a energia cintica do carrinho no ponto C, que est a 4 m de altura. 56. a) Em AEm BE = m.g.h = 300.10.5 = 15000 JComo no h atrito a toda energia potencial vira cintica logo mv/2 = 15000 v = 100 v = 10 m/sB) Em BEmcEm C h tanto energia cintica quanto energia potencial. Como no h dissipao de energia: Ec + Ep = 15000 Ec + 300.10.4 = 15000 Ec = 3000 57. SISTEMA NO-CONSERVATIVO A energiamecnica no se conserva Presena de atrito (resistncia do ar). Cintica aumenta e depois fica constante e a potencial diminui. 58. EXERCCIO 19. Na figura, a mola tem massa desprezvel, constante elstica igual a 10 N/m e est inicialmente travada na posio indicada, contrada de 50 cm. O bloco, cuja massa 1 kg, est em repouso no ponto A, encostado na mola. O trecho AB do plano horizontal perfeitamente polido e o trecho BC spero. Em determinado instante, a mola destravada e o bloco impulsionado, atingindo o ponto B com velocidade de intensidade VB. No local, a influncia do ar desprezvel e adota-se g = 10 m/s. Sabendo que o bloco pra ao atingir o ponto C, calcule:a) o valor de VB; b) o coeficiente de atrito cintico entre o bloco e o plano de apoio no trecho BC. 59. Concluso Podemos concluir que no existe trabalho se no houver o emprego de energia, ou seja, podemos dizer que o trabalho uma medida da energia transformada atravs de uma fora. 60. TRABALHO E ENERGIATurma de Fsica Licenciatura UFAL/EaD Disciplina Projeto Integradores 4 Prof.: Ana Paula Perdigo Praxedes Tutora: Thala Figueiredo Assuno Alunos: Vlamir Gama Rocha Jos Maria Lima Jr. Joselito Quirino Marcos Jonas Wallyn Vieira Tiago Alves Jaqueline