Em três situaçōes, uma força horizontal aplicada brevemente muda a velocidade de um disco de metal que desliza sobre uma superfície de gelo de atrito desprezível. As vistas superiores da Fig. 7-17 mostram, para cada situação, a velocidade inicial
do disco, a velocidade final
e as orientaçöes dos vetores velocidade correspondentes. Ordene as situaçōes de acordo com o trabalho realizado sobre o disco pela força aplicada, do mais positivo para o mais negativo.
(a)
(b)
©
FIG.
Pergunta 2 .
(a)
(b)
©
FIG.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um disco de metal deslizando sobre gelo, onde o atrito é desprezível. Em três situações diferentes (a, b e c), uma força horizontal é aplicada por um instante curto, mudando a velocidade do disco. Nosso objetivo é ordenar essas situações com base no trabalho realizado pela força aplicada, do mais positivo para o mais negativo.
Para resolver isso, vamos usar os conceitos de trabalho e energia cinética da física.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula do trabalho realizado por uma força. O trabalho (W) é dado pela mudança na energia cinética (ΔKE) do objeto:
Onde:
-
é a massa do disco, -
é a velocidade inicial, -
é a velocidade final.
Como a massa
é constante em todas as situações, podemos focar na diferença entre
e
.
Passo 3
Agora, vamos analisar cada situação:
-
Situação (a): Suponhamos que a velocidade final
seja maior que a inicial . Isso significa que a energia cinética aumentou. -
Situação (b): Se a velocidade final for igual à inicial, então não houve mudança na energia cinética.
-
Situação ©: Se a velocidade final for menor que a inicial, a energia cinética diminuiu.
Passo 4
Com base nisso:
- Situação (a):
→ (Trabalho positivo) - Situação (b):
→ (Sem trabalho) - Situação ©:
→ (Trabalho negativo)
Passo 5
Portanto, ao ordenar do trabalho mais positivo para o mais negativo:
- Situação (a)
- Situação (b)
- Situação ©
Resposta
A ordem das situações, do trabalho mais positivo para o mais negativo, é: (a), (b) e ©.
Exercícios relacionados
Na Fig. 7-19, um porco ensebado pode escolher entre três escorregas para descer. Ordene os escorregas de acordo com o trabalho que a força gravitacional realiza sobre o porco durante cada descida, do maior para o menor.
Um homem empurra um piano de 180 kg , de modo que ele desliza, com velocidade constante, descendo uma rampa inclinada de
acima da horizontal. Despreze o atrito que atua sobre o piano. Calcule o módulo da força aplicada pelo homem, se ela for paralela ao piso.
A Fig. 7-18a mostra duas forças horizontais que agem sobre um bloco que está deslizando para a direita sobre um piso sem atrito. A Fig. 7-18 mostra três gráficos da energia cinética
do bloco em função do tempo
. Qual dos gráficos corresponde melhor às trếs seguintes situações: (a)
, (b)
, ©
?
(a)
(b)
FIG. 7-18 Pergunta 4 .
(a)
(b)
FIG. 7-18 Pergunta 4 .
O trabalho realizado por uma força constante
sobre uma particula durante um deslocamento retilíneo
é positivo ou negativo se (a) o ângulo entre
e
é
; (b) o ângulo é
; ©
e
?