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Enunciado

Física - Príncipios de física - Serway - Princípios De Física: Mecânica Clássica e Relatividade - Ed: 5º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 48

Jonathan pedala uma bicicleta e chega a um morro de altura h . Na base do morro, ele está a uma velocidade v i   . Quando chega ao topo do morro, ele está viajando a uma velocidade v f . Juntos, Jonathan e sua bicicleta têm massa m . Ignore o atrito no mecanismo da bicicleta e entre seus pneus e a estrada. (a) Qual é o trabalho externo total realizado sobre o sistema formado por Jonathan e a bicicleta entre o tempo em que começa a subir o morro e quando ele chega ao topo? (b) Qual é a variação em energia potencial armazenada no corpo de Jonathan durante esse processo? (c) Quanto trabalho Jonathan realiza sobre os pedais da bicicleta dentro do sistema Jonathan-bicicleta-Terra durante esse processo?

Passo 1

E aiii gente, tudo bem com vocês?

Vamos fazer uma questãozinha aqui?

Vem comigo!

Letra a:

O trabalho externo total feito no sistema de Jonathan-bicicleta é:

W = Δ K = 1 2 m v f 2 - 1 2 m v i 2

Passo 2

Letra b:

A gravidade funciona no sistema de Jonathan-bicicleta, e a energia potencial (química) armazenada no corpo de Jonathan é transformada em energia cinética:

Δ K + Δ U química   = W g Δ U química   = W g - Δ K = - m g h - 1 2 m v f 2 - 1 2 m v i 2

Passo 3

Letra c:

Jonathan trabalha de bicicleta (e sua massa). Trate o trabalho dele as como vindo de fora do sistema bicicleta-Jonathan:

Δ K + Δ U g = W j W j = Δ K + m g h = 1 2 m v f 2 - 1 2 m v i 2 + m g h

Resposta

  1. 1 2 m v f 2 - 1 2 m v i 2
  2. - m g h - 1 2 m v f 2 - 1 2 m v i 2
  3. 1 2 m v f 2 - 1 2 m v i 2 + m g h
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