TRABALHO
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ENERGIA
Disciplina: Projetos Integradores 4
Professora: Ana Paula Praxedes – Tutora: Thaíla Figueiredo Assunção...
INTRODUÇÃO

No cotidiano a palavra trabalho é usada para designar uma tarefa.
Segurar uma mala em um ponto de ônibus esper...
TRABALHO
DEFINIÇÃO

Trabalho é uma medida da energia transferida ou transformada
através de uma força que realiza um deslocamento.
...
Trabalho de uma força é uma grandeza escalar encontrada pelo
produto da força pelo deslocamento:

 Para utilizar essa exp...
Decomposição de Vetores

F.d

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F. cos .d

Unidade: Newton . metro = N . m = joule (J)

1 J = 107 erg
EXERCÍCIO
É ZÉ CIÇO
1. No esquema da figura, uma mesma caixa é arrastada três vezes ao
longo do plano horizontal, deslocan...
Resolução:
As três forças realizam trabalhos iguais, já que a projeção das
três na direção do deslocamento é a mesma.
2. (UCG-GO) Uma força constante F , horizontal, de intensidade
20 N, atua durante 8 s sobre um corpo de massa 4 kg que est...
3. (FAM-SP) Uma carroça trafega com velocidade de 3
m/s, puxada por um homem que exerce sobre ela uma força de
intensidade...
CLASSIFICAÇÃO
a) MOTOR - A força favorece o deslocamento , corpo recebe
energia . ( 0)
b) RESISTENTE - A força no corpo se opõe ao deslocamento
, logo perde energia 0)
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c) NULO - A força aplicada sobre o corpo é perpendicular ao
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EXERCÍCIO
4. (UFSM-RS) Um homem empurra um caixote de 10 kg com
velocidade constante de 2 m/s, durante 6 s. Considerando 1...
Resolução:
Como o homem empurra o caixote com velocidade constante, a
força resultante sobre o mesmo é zero. Assim, o trab...
TRABALHO DE UMA FORÇA VARIAVEL
Se a forca F for constante ou variável, o trabalho pode ser calculado
pelo gráfico da forca...
EXERCÍCIO
5. (UERJ) Na brincadeira conhecida como cabo de guerra, dois
grupos de palhaços utilizam uma corda ideal que apr...
TRABALHO DA FORÇA PESO
B

A
EXERCÍCIO

6. (Uniderp-MS) Um guindaste levanta uma caixa de 500 kg a
uma altura de 5 m velocidade constante. Considerando...
TRABALHO DA FORÇA ELÁSTICA
Usando a Lei de Hooke e sabendo que trabalho de uma força é
numericamente igual a área sob o gr...
EXERCÍCIO
7. Uma mola, submetida à ação de uma força de intensidade 10
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Resolução:
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TRABALHO DE UM SISTEMA DE FORÇAS

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EXERCÍCIO
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POTÊNCIA
É rapidez com que o trabalho é realizado.
Potência

tempo
Pouco de Humor

Pô , Walker Dead!

Muita Potência nem sempre significa
chegar são e salvo
Nem sempre ter Potência signific...
EXERCÍCIO
9. (Fuvest-SP) Dispõe-se de um motor com potência útil de 200 W
para erguer um fardo de massa de 20 kg à altura ...
RENDIMENTO ( )
Em nosso dia a dia e muito comum falarmos em rendimento, seja
na escola, no trabalho ou ate mesmo quando qu...
EXERCÍCIO
10. Na situação da figura a seguir, o motor elétrico faz com que o
bloco de massa 30 kg suba com velocidade cons...
Energia
FONTES DE ENERGIA
Energia Hidráulica – É a mais utilizada no Brasil em função da
grande quantidade de rios. A água possui ...
Energia Fóssil – Formada a milhões de anos a partir do acúmulo
de materiais orgânicos no subsolo. A energia destas fontes
...
Energia Solar – ainda
pouco explorada no
mundo, em função do
custo
elevado
de
implantação, é uma
fonte limpa, ou seja, não...
Energia de Biomassa – é a
energia gerada a partir da
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curto
prazo, de materiais orgânicos
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Energia Eólica – É a energia captada a partir do vento atravéz
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Energia Nuclear – Proveniente do urânio é obtida quando o
núcleo é desintegrado, o que gera uma enorme quantidade de
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Energia Geotérmica – Obtida atravéz do calor produzido nas
camadas profundas da crosta terrestre. Em algumas regiões, a
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Energia das Marés, também conhecida como energia
maremotriz, é gerada a partir do movimento das águas oceânicas
nas marés....
CLASSIFICAÇÃO

Energia Cinética é a energia do sistema que põe o corpo em
movimento. É o tipo de energia que os corpo tem,...
TEOREMA DO TRABALHO - ENERGIA

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O trabalho realizado pela
resultante de forças é igual à
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EXERCÍCIO
11. O trabalho total realizado sobre uma partícula de massa 8 kg
foi de 256 J. Sabendo que a velocidade inicial ...
EXERCÍCIO
12. Uma partícula sujeita a uma força resultante de intensidade 2
N move-se sobre uma reta. Sabendo que entre do...
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL
Quando um martelo é elevado no ar, existe um potencial para um
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EXERCÍCIO

13. (Unifor-CE) Um menino de massa 20 kg desce por um
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ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA
Ao esticarmos ou comprimirmos uma mola ou um elástico,a
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EXERCÍCIO
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VÍDEOS IMPORTANTES

Discovery Na Escola: Elementos da Física, Energia e Trabalho.
www.youtube.com/watch?v=wVLUmyXVSMk

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CONSERVAÇÃO
DE ENERGIA
A energia pode ser
transformada de uma forma
em outra, mas não pode ser
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EXERCÍCIO

Qual o erro na tirinha?
15. (UFFRJ-RJ) O salto com vara é um dos esportes mais exigentes do
atletismo. Em um único salto, o atleta executa cerca d...
16. Observe a tira de humor abaixo:

a) Por que ao saltar da montanha o Viking ganha velocidade?
b) O fato de ele carregar...
17. A tira de humor a seguir ilustra um brinquedo muito comum
em parques e jardins – o escorrega. Provavelmente, em algum
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CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA
Toda energia associada ao movimento ou à possibilidade de haver
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SISTEMA CONSERVATIVO
• A energia mecânica se conserva
• Ausência de atrito.
• Cinética aumenta e potencial diminui e vice-...
EXERCÍCIO

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• A energia

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• Presença de atrito (resistência do ar).
• Cinética aument...
EXERCÍCIO
19. Na figura, a mola tem massa desprezível, constante elástica igual
a 10² N/m e está inicialmente travada na p...
Conclusão
• Podemos concluir que não existe trabalho se
não houver o emprego de energia, ou
seja, podemos dizer que o trab...
TRABALHO E ENERGIA

Turma de Física Licenciatura – UFAL/EaD
Disciplina Projeto Integradores 4
Profª.: Ana Paula Perdigão P...
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Autores: José Maria e Vlamir Rocha

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  1. 1. TRABALHO E ENERGIA Disciplina: Projetos Integradores 4 Professora: Ana Paula Praxedes – Tutora: Thaíla Figueiredo Assunção Alunos: Vlamir Rocha, José Maria, Joselito Quirino, Marcos Jonas, Wallyn Vieira, Tiago Alves e Jaqueline
  2. 2. INTRODUÇÃO No cotidiano a palavra trabalho é usada para designar uma tarefa. Segurar uma mala em um ponto de ônibus esperando uma condução, é realização de trabalho, no entanto na física só existe trabalho se houver movimento.
  3. 3. TRABALHO
  4. 4. DEFINIÇÃO Trabalho é uma medida da energia transferida ou transformada através de uma força que realiza um deslocamento. d F F
  5. 5. Trabalho de uma força é uma grandeza escalar encontrada pelo produto da força pelo deslocamento:  Para utilizar essa expressão, a força deve ser constante.  A força que se deve utilizar no cálculo do trabalho é a componente de F na direção do movimento.  O trabalho é uma grandeza escalar.
  6. 6. Decomposição de Vetores F.d Fx .d F. cos .d Unidade: Newton . metro = N . m = joule (J) 1 J = 107 erg
  7. 7. EXERCÍCIO É ZÉ CIÇO 1. No esquema da figura, uma mesma caixa é arrastada três vezes ao longo do plano horizontal, deslocando-se do ponto A até o ponto B: Na primeira vez, é puxada pela força F1 , que realiza um trabalho τ1; na segunda, é puxada pela força F2 , que realiza um trabalho τ2; e na terceira é puxada por uma força F3 , que realiza um trabalho τ3. Supondo os comprimentos dos vetores da figura proporcionais às intensidades de F1 , F2 e F3 , aponte a alternativa correta. a) τ1 > τ2 > τ3 b) τ1 < τ2 < τ3 c) τ1 = τ2 = τ3 d) τ1 = τ2 = 0 e) τ1 = τ2 < τ3
  8. 8. Resolução: As três forças realizam trabalhos iguais, já que a projeção das três na direção do deslocamento é a mesma.
  9. 9. 2. (UCG-GO) Uma força 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 superfície horizontal perfeitamente sem atrito. Não se considera o efeito do ar. Qual o trabalho realizado pela força F no citado intervalo de tempo?
  10. 10. 3. (FAM-SP) Uma carroça trafega com velocidade de 3 m/s, puxada por um homem que exerce sobre ela uma força de intensidade 90 N, inclinada de 30 em relação à horizontal. O trabalho realizado pela força aplicada pelo homem durante 5 min é: a) 146 000 J b) 80 000 J c) 120 000 J d) 40 500 J e) 67 500 J
  11. 11. CLASSIFICAÇÃO a) MOTOR - A força favorece o deslocamento , corpo recebe energia . ( 0)
  12. 12. b) RESISTENTE - A força no corpo se opõe ao deslocamento , logo perde energia 0) ( F. cos .d fat F fat . cos180 .d fat F fat .d
  13. 13. c) NULO - A força aplicada sobre o corpo é perpendicular ao deslocamento . ( 0)
  14. 14. EXERCÍCIO 4. (UFSM-RS) Um homem empurra um caixote de 10 kg com velocidade constante de 2 m/s, durante 6 s. Considerando 10 m/s² a aceleração da gravidade e 0,1 o coeficiente de atrito entre a caixa e o assoalho, o trabalho realizado pelo homem, em joules, é de: a) 2120 b) 22 c) zero d) 2 e) 120
  15. 15. Resolução: Como o homem empurra o caixote com velocidade constante, a força resultante sobre o mesmo é zero. Assim, o trabalho realizado pelo homem deve compensar o trabalho da força de atrito entre a caixa e o assoalho, produzindo um trabalho total nulo.
  16. 16. TRABALHO DE UMA FORÇA VARIAVEL Se a forca F for constante ou variável, o trabalho pode ser calculado pelo gráfico da forca F em função do deslocamento d do corpo que será numericamente igual a área do gráfico Área Total 1 2
  17. 17. EXERCÍCIO 5. (UERJ) Na brincadeira conhecida como cabo de guerra, dois grupos de palhaços utilizam uma corda ideal que apresenta um nó no seu ponto mediano. O gráfico mostra a variação da intensidade da resultante F das forças aplicadas sobre o nó, em função da sua posição x. Considere que a força resultante e o deslocamento sejam paralelos. Determine o trabalho realizado por F no deslocamento entre 2 e 9 m.
  18. 18. TRABALHO DA FORÇA PESO B A
  19. 19. EXERCÍCIO 6. (Uniderp-MS) Um guindaste levanta uma caixa de 500 kg a uma altura de 5 m velocidade constante. Considerando-se a ação da gravidade local g =10 m/s², pode-se afirmar que o trabalho que do guindaste realiza em J é de: a) 2600 b) 2500 c) 2400 d) 3000 e) 2000
  20. 20. TRABALHO DA FORÇA ELÁSTICA Usando a Lei de Hooke e sabendo que trabalho de uma força é numericamente igual a área sob o gráfico então temos : FElástica K .x (Lei de Hooke) Constante Elástica No gráfico temos um triangulo Área Elástica K .x.x 2 K .x 2 2
  21. 21. EXERCÍCIO 7. Uma mola, submetida à ação de uma força de intensidade 10 N, está deformada de 2 cm. O módulo do trabalho realizado pela força elástica na deformação de 0 a 2 cm foi, em joules, de a) 0,1 b) 0,2 c) 0,5 d) 1,0 e) 2,0
  22. 22. Resolução: Felástica x 10 N 2cm 0,02m ? felastica felastica felastica felastica Felástica 10 K K .x K .0,02 500N / m k .x 2 2 500 .( 0,02 ) 2 2 500.0,0004 2 0,2 2 felastica 0,1J
  23. 23. TRABALHO DE UM SISTEMA DE FORÇAS EXEMPLO : Descida de um Tobogã 0
  24. 24. EXERCÍCIO 8. (UFSC) Um helicóptero suspenso no ar, em repouso em relação ao solo, ergue por meio de um cabo de aço, 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 forças de resistência do ar realizam sobre a caixa um trabalho de –1 400 J, calcule o trabalho da força aplicada pelo cabo de aço sobre a caixa.
  25. 25. POTÊNCIA É rapidez com que o trabalho é realizado. Potência tempo
  26. 26. Pouco de Humor Pô , Walker Dead! Muita Potência nem sempre significa chegar são e salvo Nem sempre ter Potência significa realizar trabalho
  27. 27. EXERCÍCIO 9. (Fuvest-SP) Dispõe-se de um motor com potência útil de 200 W para erguer um fardo de massa de 20 kg à altura de 100 m em um local onde g = 10 m/s². Supondo que o fardo parte do repouso e volta ao repouso, calcule: a) o trabalho desenvolvido pela força aplicada pelo motor; b) o intervalo de tempo gasto nessa operação.
  28. 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 quilômetros um auto móvel faz com um litro de combustível. No estudo de Física, a noção de rendimento esta ligada a energia e potencia. P ÚTIL P TOTAL
  29. 29. EXERCÍCIO 10. Na situação da figura a seguir, o motor elétrico faz com que o bloco de massa 30 kg suba com velocidade constante de 1,0 m/s. O cabo que sustenta o bloco é ideal, a resistência do ar é desprezível e adota-se |g| = 10 m/s². Considerando que nessa operação o motor apresenta rendimento de 60%, calcule a potência por ele dissipada.
  30. 30. Energia
  31. 31. FONTES DE ENERGIA Energia Hidráulica – É a mais utilizada no Brasil em função da grande quantidade de rios. A água possui um grande potencial energético. Numa usina hidrelétrica esse potencial é usado atravéz da gravidade onde a água move a turbina que faz funcionar um gerador elétrico, produzindo energia.
  32. 32. Energia Fóssil – Formada a milhões de anos a partir do acúmulo de materiais orgânicos no subsolo. A energia destas fontes costuma provocar poluição, o que contribui com o efeito estufa e o aquecimento global. Isto ocorre principalmente com dos derivados de petróleo (diesel e gasolina) e do carvão mineral. Já no caso do gás natural, o nível de poluentes é bem menor.
  33. 33. Energia Solar – ainda pouco explorada no mundo, em função do custo elevado de implantação, é uma fonte limpa, ou seja, não gera poluição nem impactos ambientais. A radiação solar é captada e transformada para gerar calor ou eletricidade
  34. 34. Energia de Biomassa – é a energia gerada a partir da decomposição, em curto prazo, de materiais orgânicos (esterco, restos de alimentos, resíduos agrícolas). O gás metano produzido é usado para gerar energia.
  35. 35. Energia Eólica – É a energia captada a partir do vento atravéz de grandes hélices instaladas em áreas abertas. o movimentos dessas hélices movimentam um gerador que produz a energia elétrica. É uma fonte limpa e inesgotável, porém, pouco utilizada no Brasil.
  36. 36. Energia Nuclear – Proveniente do urânio é obtida quando o núcleo é desintegrado, o que gera uma enorme quantidade de energia liberada. As usinas nucleares aproveitam esta energia para gerar eletricidade.
  37. 37. Energia Geotérmica – Obtida atravéz do calor produzido nas camadas profundas da crosta terrestre. Em algumas regiões, a temperatura pode superar 5.000 C, as usinas utilizam este calor para acionar turbinas elétricas e gerar energia.
  38. 38. Energia das Marés, também conhecida como energia maremotriz, é gerada a partir do movimento das águas oceânicas nas marés. Especialistas em energia afirmam que, no futuro, esta será uma das principais fontes de energia do planeta.
  39. 39. CLASSIFICAÇÃO Energia Cinética é a energia do sistema que põe o corpo em movimento. É o tipo de energia que os corpo tem, devido ao movimento que apresentam.
  40. 40. TEOREMA DO TRABALHO - ENERGIA ECinética EC 1 .m.V 2 2 O trabalho realizado pela resultante de forças é igual à variação da energia cinética do corpo. ECinética
  41. 41. EXERCÍCIO 11. O trabalho total realizado sobre uma partícula de massa 8 kg foi de 256 J. Sabendo que a velocidade inicial da partícula era de 6 m/s, calcule a velocidade final.
  42. 42. EXERCÍCIO 12. Uma partícula sujeita a uma força resultante de intensidade 2 N move-se sobre uma reta. Sabendo que entre dois pontos P e Q dessa reta a variação de sua energia cinética é de 3 J, calcule a distância entre P e Q.
  43. 43. ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL Quando um martelo é elevado no ar, existe um potencial para um trabalho sobre ele ser realizado pela força da gravidade, porém isso só ocorre quando o martelo é liberado. • Energia = Propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho ... • Potencial = Virtual, possível.
  44. 44. EXERCÍCIO 13. (Unifor-CE) Um menino de massa 20 kg desce por um escorregador de 3 m de altura em relação à areia de um tanque, na base do escorregador. Adotando g 10 m/s², o trabalho realizado pela força do menino vale, em joules: a) 600 b) 400 c) 300 d) 200 e) 60
  45. 45. ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA Ao esticarmos ou comprimirmos uma mola ou um elástico,a energia sabemos que fica armazenada é chamada de energia potencial elástica. Quanto maior for a constante elástica (dureza) da mola, mais difícil será deformá-la.
  46. 46. EXERCÍCIO 14. Na situação representada nas figuras 1 e 2, a mola tem massa desprezível e está fixa no solo com o seu eixo na vertical. Um corpo de pequenas dimensões e massa igual a 2,0 kg é abandonado da posição A e, depois de colidir com o aparador da mola na posição B, aderindo a ele, desce e para instantaneamente na posição C.
  47. 47. VÍDEOS IMPORTANTES Discovery Na Escola: Elementos da Física, Energia e Trabalho. www.youtube.com/watch?v=wVLUmyXVSMk Rap da energia www.youtube.com/watch?v=oGEcG8Kfga0 Skatista Bob Burniquist realizando um salto de base Jump de 500 metros de altura www.youtube.com/watch?v=1iot3I5Sy1c
  48. 48. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA A energia pode ser transformada de uma forma em outra, mas não pode ser criada nem destruída. A energia total do universo é constante. A manga presa a uma árvore armazena energia potencial gravitacional. Ao cair no chão, pode-se ter a impressão de que a energia potencial armazenada foi destruída, 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 chão) e energia térmica (calor produzido ao tocar no chão).
  49. 49. EXERCÍCIO Qual o erro na tirinha?
  50. 50. 15. (UFFRJ-RJ) O salto com vara é um dos esportes mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Na Olimpíada 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 três instantes distintos. Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e III, respectivamente. a) - cinética - cinética e gravitacional - cinética e gravitacional b) - cinética e elástica - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional c) - cinética - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional d) - cinética e elástica - cinética e elástica – gravitacional e) - cinética e elástica - cinética e gravitacional – gravitacional
  51. 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. 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, você teve a oportunidade de brincar em um escorrega e perceber que a velocidade no final da descida é maior do que no início. Apresente uma explicação para este fato.
  53. 53. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA Toda energia associada ao movimento ou à possibilidade de haver movimento é denominada de energia mecânica. E Mecânica = E Cinética + E Potencial Eminicial Em final Conservativa Em A Em B EmC 0 (De A para B) Ec A Ep A Ec A Ec B Ep A Ep B Ec B
  54. 54. SISTEMA CONSERVATIVO • A energia mecânica se conserva • Ausência de atrito. • Cinética aumenta e potencial diminui e vice-versa, na mesma quantidade. BATE ESTACA Gravitacional e Cinética Elástica, Gravitacional e Cinética
  55. 55. EXERCÍCIO 18. Numa montanha-russa, um carrinho de 300 kg de massa é abandonado do repouso de um ponto A, que está a 5 m de altura. Supondo-se que o atrito seja desprezível, pergunta-se: a) o valor da velocidade do carrinho no ponto B; b) a energia cinética do carrinho no ponto C, que está a 4 m de altura.
  56. 56. a) Em A Em B E = m.g.h = 300.10.5 = 15000 J Como não há atrito a toda energia potencial vira cinética logo mv²/2 = 15000 v² = 100 v = 10 m/s B) Em B Emc Em C há tanto energia cinética quanto energia potencial. Como não há dissipação de energia: Ec + Ep = 15000 Ec + 300.10.4 = 15000 Ec = 3000
  57. 57. SISTEMA NÃO-CONSERVATIVO • A energia mecânica não se conserva • Presença de atrito (resistência do ar). • Cinética aumenta e depois fica constante e a potencial diminui.
  58. 58. EXERCÍCIO 19. Na figura, a mola tem massa desprezível, constante elástica igual a 10² N/m e está inicialmente travada na posição indicada, contraída de 50 cm. O bloco, cuja massa é 1 kg, está em repouso no ponto A, encostado na mola. O trecho AB do plano horizontal é perfeitamente polido e o trecho BC áspero. Em determinado instante, a mola é destravada e o bloco impulsionado, atingindo o ponto B com velocidade de intensidade VB. No local, a influência do ar é desprezível e adota-se g = 10 m/s². Sabendo que o bloco pára ao atingir o ponto C, calcule: a) o valor de VB; b) o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o plano de apoio no trecho BC.
  59. 59. Conclusão • Podemos concluir que não existe trabalho se não houver o emprego de energia, ou seja, podemos dizer que o trabalho é uma medida da energia transformada através de uma força.
  60. 60. TRABALHO E ENERGIA Turma de Física Licenciatura – UFAL/EaD Disciplina Projeto Integradores 4 Profª.: Ana Paula Perdigão Praxedes Tutora: Thaíla Figueiredo Assunção Alunos: Vlamir Gama Rocha José Maria Lima Jr. Joselito Quirino Marcos Jonas Wallyn Vieira Tiago Alves Jaqueline

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