Um carro de massa 1 000 kg move-se sem resistências dissipadoras em trajetória retilínea horizontal, a partir do repouso. O gráfico da força motora na própria direção do movimento é representado na figura.
São feitas algumas afirmações sobre a situação:
I. Até 200 m o movimento é uniforme.
II. Entre 200 m e 600 m sua aceleração é nula.
III. O trabalho da força peso é nulo.
IV. Entre 600 m e 1 000 m o trabalho é resistente.
V. O trabalho resultante é igual a 700 kJ.
São corretas:
a) III e V
b) III e IV
c) I, II e III
d) I, II, III e IV
e) Todas
Soluções para a tarefa
I - Falso, Em nenhuma parte do gráfico é movimento uniforme, pela 2° lei:
Fr=m.a
Se temos força, seja ela variável ou constante, temos aceleração e se temos aceleração o movimento é uniformemente variado.
II - Falso, a força é constante mas a aceleração não é nula.
III - Verdade, W = F.d cos 90° --> W=0
IV - Verdade, Imagine um carro sendo empurrado por uma pessoa, entre 0 e 200m a pessoa empurra com uma força cada vez maior e a favor da trajetória, entre 200 e 600 a pessoa empurra com a mesma, e entre 600 e 1000 é como se começasse a empurrar o carro para trás.
V - verdade, o trabalho é uma grandeza escalar, portanto o trabalho resultante é a soma de todos os trabalhos, fazendo a área do trapézio de 0 a 1000.
W = (1000+400).1000/2
W= 700000 --> 700kJ
Alternativa A
As afirmações III e V estão corretas, a alternativa correta é a letra A. O trabalho da força peso é nulo e o trabalho resultante de um carro de massa igual a 1000 kg é de 700 kJ.
Segunda lei de Newton
A segunda lei de Newton afirma que na presença de uma força resultante em um corpo, resultará em uma aceleração.
Movimento Uniforme
O movimento uniforme, ou também chamado de MU, é aquele no qual o corpo possui velocidade constante.
Movimento Uniformemente Variado
O movimento uniformemente variado, ou também chamado de MUV, é aquele no qual o corpo possui aceleração constante.
Trabalho
O trabalho é a transferência de energia que ocorre quando uma força é aplicada durante determinado deslocamento, ou ainda, de acordo com a seguinte fórmula:
τ = F . d . cosθ
Sendo:
- τ o trabalho.
- F a força aplicada.
- d o deslocamento
- θ o ângulo entre a força e o deslocamento.
Quando o ângulo é de 180º, ou seja, a força e o deslocamento estão em sentidos opostos, é dito que o trabalho é resistente.
A respeito do trabalho e do gráfico de um carro em trajetória retilínea sem resistência, tem-se que:
I) Entre 0 e 200 m, de acordo com o gráfico, a há uma força crescente sendo aplicada no carro. Então, da segunda lei de newton, pode-se dizer que o carro possui uma aceleração e o seu movimento é o MUV, logo a afirmação é incorreta.
II) Entre 200 m e 600 m a força é constante, então da segunda lei de Newton, o carro possui aceleração constante, logo a afirmação é incorreta.
III) A força peso é uma força vertical, logo, da fórmula do trabalho, o trabalho da força peso é nulo, pois o ângulo formado é de 90º. Logo, a afirmação é correta.
IV) No gráfico da força em função do deslocamento, entre 600 m e 1000 m a força está diminuindo, porém se for calculada a área abaixo da curva deste trecho, ela determinará um valor positivo do trabalho. Isso quer dizer que o trabalho não é resistente e a afirmação é incorreta.
V) Da área (trapézio) abaixo da curva para cálculo do trabalho resultante:
Logo, a afirmação é correta.
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