Exercícios - Física Trabalho

 

Exercícios sobre Trabalho de uma força

Para resolver os exercícios sobre trabalho de uma força, releia o texto “Trabalho de uma força” e lembre-se da equação T= F . d.

Exercício 1

(Enem - 2015) Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final deste percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12 m/s.

Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:

a) 5,4×102 J
b) 6,5×103 J
c) 8,6×103 J
d) 1,3×104 J
e) 3,2×104 J

Resposta 

Para resolver a questão, basta utilizar o teorema da energia cinética, pois queremos descobrir o valor do trabalho e temos o valor da velocidade. Como queremos calcular para as 13 primeiras passadas, a velocidade inicial é igual a zero, portanto:

Alternativa b: 6,5×103 J

Exercício 2

(UERJ - 2011) Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 26 m, aplicando uma força F de mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico abaixo representa a variação da intensidade de F, em newtons, em função do deslocamento d, em metros.

Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a:

a) 117
b) 130
c) 143
d) 156

Resposta 

Para calcular o trabalho de uma força variável, devemos encontrar a área da figura, que neste caso é um triângulo.

A = (b.h) /2

Como não conhecemos o valor da altura, podemos usar a relação trigonométrica: h2 = m.n. Então:

h2 = 8.18 = 144
h=12m

Agora podemos calcular a área:

T = (12.26)/2
T = 156 J

Alternativa d: 156

Exercício 3 — (Espcex) Um bloco, puxado por meio de uma corda inextensível e de massa desprezível, desliza sobre uma superfície horizontal com atrito, descrevendo um movimento retilíneo e uniforme. A corda faz um ângulo de 53° com a horizontal e a tração que ela transmite ao bloco é de 80 N. Se o bloco sofrer um deslocamento de 20 m ao longo da superfície, o trabalho realizado pela tração no bloco será de:

(Dados: sen 53° = 0,8 e cos 53° = 0,6)

a) 480 J

b) 640 J

c) 960 J

d) 1280 J

e) 1600 J

Resposta 

Para respondermos a essa questão, é necessário utilizar a fórmula do trabalho, mas também identificar os dados pertinentes no enunciado, que são a força, a distância e o cosseno do ângulo. Em seguida, é necessário fazer o cálculo a seguir:

Com base no resultado obtido, concluímos que a alternativa correta é a letra C.

Exercício 4 — (CPS) Para transportar terra adubada retirada da compostagem, um agricultor enche um carrinho de mão e o leva até o local de plantio aplicando uma força horizontal, constante e de intensidade igual a 200 N. Se durante esse transporte, a força resultante aplicada foi capaz de realizar um trabalho de 1800 J, então a distância entre o monte de compostagem e o local de plantio foi, em metros:

a) 6

b) 9

c) 12

d) 16

e) 18

Resposta 

A questão pede que calculemos a distância e, para tanto, nos é informado o módulo da quantidade de trabalho, bem como da força. Dessa maneira, devemos fazer o seguinte cálculo:

De acordo com o cálculo, a alternativa correta é a letra B.

Exercício  5 — (Mackenzie) Na Olimpíada Rio 2016, nosso medalhista de ouro em salto com vara, Thiago Braz, de 75,0 kg, atingiu a altura de 6,03 m, um recorde mundial, caindo a 2,80 m do ponto de apoio da vara. Considerando o módulo da aceleração da gravidade g = 10 m/s², o trabalho realizado pela força peso durante a descida foi aproximadamente de:

a) 2,10 kJ

b) 2,84 kJ

c) 4,52 kJ

d) 4,97 kJ

e) 5,10 kJ

Resposta 

A resposta dessa questão requer que calculemos uma quantidade de trabalho. Para tanto, precisamos saber os valores da massa, da gravidade e da altura. Em posse desses valores, basta fazermos o cálculo:

Nosso resultado mostra que a alternativa correta é a letra C.   

Quando elevamos um corpo, estamos realizando trabalho sobre ele.

Exercício 6 - Marque a alternativa correta:

a) O trabalho de uma força independe de o corpo entrar em movimento.

b) Trabalho é uma grandeza vetorial.

c) O trabalho é definido como motor caso a força e o deslocamento tenham o mesmo sentido.

d) O trabalho de uma força é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele e inversamente proporcional à distância percorrida.

e) Quando o trabalho é efetuado pela força peso, depende apenas da trajetória percorrida pelo objeto.

Resposta

A alternativa correta é a letra “c”

Exercício 7 - Um bloco de massa igual a 7 Kg é levantado a uma altura de 10 m. Calcule o trabalho realizado pela força peso sabendo que a gravidade no local é 10m/s².

Resposta

Se o objeto está sendo levantado, o trabalho realizado sobre ele é negativo:

T = - m.g.h

T = - 7 . 10 . 10

T = - 700 J

Exercício 8 - (PUC-MG)Não realiza trabalho:

a) a força de resistência do ar;

b) a força peso de um corpo em queda livre;

c) a força centrípeta em um movimento circular uniforme;

d) a força de atrito durante a frenagem de um veículo;

e) a tensão no cabo que mantém um elevador em movimento uniforme.

Resposta

A força que não realiza trabalho é a centrípeta, pois é perpendicular ao movimento.

Assim, a alternativa correta é a letra c.

Exercício 9 - (PUC-BA) A força F de módulo 30N atua sobre um objeto formando um ângulo constante de 60o com a direção do deslocamento do objeto. Dados: sen 60^o= √3/2, cos 60^o=1/2. Se d=10m, o trabalho realizado pela força F, em joules, é igual a:

a) 300

b) 150√3

c) 150

d) 125

e) 100

Resposta

T = F . d . cosα

T = 30 . 10 . ½

T = 150 J

Alternativa c

Exercício 10 - Um corpo de 2 kg move-se com uma velocidade constante de 5 m/s. Qual é a força resultante que atua sobre ele?

Resposta

força resultante é zero. De acordo com a Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia), um corpo em movimento retilíneo uniforme (velocidade constante e trajetória reta) permanece nesse estado, a menos que uma força externa atue sobre ele. 

Exercício 11

Um bloco de 10 kg é puxado por uma força de 20 N sobre uma superfície horizontal com atrito desprezível. Qual é a aceleração do bloco? 

Resposta:

A aceleração do bloco é 2 m/s². A Segunda Lei de Newton (F=ma) estabelece que a força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração. Portanto, a = F/m = 20 N / 10 kg = 2 m/s². 

Exercício 12

Uma pessoa está em pé dentro de um elevador que está descendo com uma aceleração de 2 m/s². Se a massa da pessoa é de 70 kg, qual é a força que o chão do elevador exerce sobre ela (força normal)? 

Resposta:

A força normal é de 560 N. A força normal é a força de reação do chão do elevador à força peso da pessoa. Como o elevador está acelerando para baixo, a força normal será menor que a força peso. A força resultante sobre a pessoa é: F_resultante = Peso - Força Normal. F_resultante = m * a. Força Normal = Peso - F_resultante = m * g - m * a = m * (g - a) = 70 kg * (10 m/s² - 2 m/s²) = 560 N. 

Exercício 13

Duas forças, uma de 10 N e outra de 15 N, atuam sobre um corpo de 5 kg. Se as forças atuam na mesma direção e sentido, qual é a aceleração do corpo? 

Resposta:

A aceleração do corpo é 5 m/s². A força resultante é a soma das duas forças, pois elas atuam no mesmo sentido: 10 N + 15 N = 25 N. Aplicando a Segunda Lei de Newton: a = F/m = 25 N / 5 kg = 5 m/s².

Exercício 14

Um jogador de futebol chuta uma bola de 0,5 kg com uma força de 100 N. Se o tempo de contato da bola com o pé do jogador for de 0,02 segundos, qual será a velocidade final da bola?

Resposta:

A velocidade final da bola é de 4 m/s. A força aplicada à bola durante o tempo de contato causa uma variação na quantidade de movimento da bola (impulsão). Impulso = força x tempo = variação da quantidade de movimento. Impulso = m * Δv. 100 N * 0,02 s = 0,5 kg * (v_final - 0). v_final = (100 * 0,02) / 0,5 = 4 m/s.

 Exercício -

Exercício 15 -  (Enem) Uma mola de constante elástica igual a 380 N/m, é comprimida horizontalmente de 2 cm por um objeto de massa igual a 500 g. Qual será a aceleração adquirida pelo objeto ao liberar a mola? a)5,5 m/s2 b) 7,6 m/s² c) 9,4 m/s² d) 10,8 m/s² e) 15,2 m/s²

Resposta:

Ao liberar a mola, ela produzira uma força no objeto de acordo com a Lei de hooke.

F = Fel m.a = k.x 0,5x.a = 380x0,02 a = 7,60,5​0,5​​7,6​​ = 15,2m/s² 9.B

Exercício 16 - (Enem)

O coeficiente de atrito dinâmico entre um bloco de pedra de 2 kg e uma superfície horizontal é 0,6. Qual a aceleração adquirida pelo bloco se aplicarmos uma força horizontal de 14,56 N? 

a) 0,8 m/s² 

b) 1,4 m/s² 

c) 2,6 m/s² 

d) 3,2 m/s² 

e) 4,5 m/s²

Resposta:

Aplicando uma força horizontal para mover o bloco, teremos uma força de atrito contrária ao movimento. Como o bloco está apoiado sobre uma mesa, a força Normal neste caso é igual ao peso. Então: F – Fat = m.a F - %mu.N = ma 14,54 – 0,6 x 2 x 9,8 = 2 x a 14,54 – 11,76 = 2ª a = 1,4m/s²

 Exercício 17 -  (Enem)

Um homem puxa uma caixa apoiada no chão aplicando sobre ela uma força horizontal de 80 N. Isso faz com que a caixa deslize pelo chão com uma velocidade constante. Podemos então dizer entre a caixa e o chão não existe atrito?

Não. Se não houvesse atrito, a força que o homem faz sobre a caixa produziria uma aceleração. Se a caixa se move com velocidade constante, significa que a força de atrito é igual à 80 N, de tal forma que a força resultante é zero e a aceleração é zero. 11.D

Exercício 18 - 11 (Enem)

A aceleração na Lua é 1,6 m/s². Um objeto tem 8,8 N de peso na Lua. Qual o peso do mesmo objeto na Terra? 

a) 9,8 N 

b) 16,2 N 

c) 25,7 N 

d) 53,9 N 

e) 66,8 N

O peso na Lua é calculado por P​L​​=m⋅g, ou seja 8,8 = m.1,6 M = 5,5 kg Portanto o peso na Terra é: 

P = m.g 

P = 5,5x9,8 

P = 53,9N 

Exercício 19 - (Enem)

Calcule a força vertical que deve ser aplicada sobre um objeto de 6 kg para que ele tenha uma aceleração constante, para cima, de 2 m/s². 

a) 12,0 N 

b) 28, 6 N 

c) 40,4 N 

d) 62,5 N 

e) 70,8 N

Resposta

Se a força for aplicada para cima, a soma das forças agindo no bloco será essa força, menos a força peso, que sempre atua para baixo. Dessa forma: 

F – P = m.a 

F – 6x 9,8 = 6x2 

F – 58,8 = 12 

F = 12 + 58,8 = 70,8 N 

Exercício 20 -(PUC-PR) Um pedaço de ferro é colocado próximo de um ímã, conforme a figura a seguir: 

 Assinale a alternativa correta: 

a) é o ferro que atrai o ímã. 

b) a atração do ferro pelo ímã é igual à atração do ímã pelo ferro. 

c) é o ímã que atrai o ferro. 

d) a atração do ímã pelo ferro é mais intensa do que a atração do ferro pelo. 

e) a atração do ferro pelo ímã é mais intensa do que a atração do ímã pelo ferro.

Resposta

Podemos garantir, pela terceira lei de Newton, que as forças de atração, tanto do ímã quanto da esfera, serão iguais. 

Um ponto importante para ser observado é: apesar de as forças terem em módulos iguais, elas são opostas e feitas em corpos DIFERENTES! 

Por isso não há como duas forças aplicadas a um corpo único serem

um par ação-reação. 

Alternativa b.

Resposta