TESTE 3 Um bloco descreve um movimento circular uniforme sob a ação de uma corda presa ao bloco e ao centro da trajetória. A potência desenvolvida pela força que a corda exerce sobre o bloco é positiva, negativa ou nula?
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos um bloco que está se movendo em um movimento circular uniforme, ou seja, ele está fazendo um caminho circular com velocidade constante. Esse movimento está sendo mantido por uma corda que está presa tanto ao bloco quanto ao centro da trajetória. A pergunta é: a potência desenvolvida pela força da corda sobre o bloco é positiva, negativa ou nula? Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de força centrípeta, trabalho e potência.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é força centrípeta. No movimento circular, a força centrípeta é aquela que mantém o objeto na trajetória circular, direcionando-se sempre para o centro do círculo. No nosso caso, essa força é exercida pela corda sobre o bloco.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre trabalho e potência. O trabalho realizado por uma força é dado por:
onde
é a força aplicada e
é o deslocamento. A potência é a taxa na qual o trabalho é realizado:
Para que a potência seja diferente de zero, a força precisa ter uma componente na direção do deslocamento.
Passo 4
No movimento circular uniforme, a velocidade do bloco está sempre tangente à trajetória, ou seja, é perpendicular à força centrípeta (a força da corda). Como a força e o deslocamento são perpendiculares, o ângulo entre eles é de 90 graus. O cosseno de 90 graus é zero, o que significa que o trabalho realizado pela força centrípeta é zero.
Resposta
A potência desenvolvida pela força que a corda exerce sobre o bloco é nula.
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Um caixote de queijo de
, inicialmente em repouso, percorre uma distância
, puxado por um cabo em uma rampa sem atrito, até uma altura
de
, parando em seguida (Fig. 7-9a).
(a) Qual é o trabalho realizado pela força gravitacional
sobre o caixote durante a subida?
(a) Qual é o trabalho
Em 1896, em Waco, Texas, William Crush posicionou duas locomotivas em extremidades opostas de uma linha férrea com
de extensão, acendeu as caldeiras, amarrou os aceleradores para que permanecessem acionados e fez com que as locomotivas sofressem uma colisão frontal, em alta velocidade, diante de 30.000 espectadores. Centenas de pessoas foram feridas pelos destroços; várias morreram. Supondo que cada locomotiva pesava
e tinha uma aceleração constante de
, qual era a energia cinética das duas locomotivas imediatamente antes da colisão?
TESTE 4 A figura mostra a função energia potencial
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e
de acordo com o módulo da força que age sobre a partícula, em ordem decrescente.
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. A energia cinética aumenta, diminui ou permanece a mesma se a velocidade da partícula varia (a) de
para
e (b) de
para
? © Nas situações dos itens (a) e (b), o trabalho realizado sobre a partícula é positivo, negativo ou nulo?