Perguntas

1 Na Fig. 8-18, um bloco que se move horizontalmente pode seguir três caminhos sem atrito, que diferem apenas na altura, para alcançar a linha de chegada representada por uma reta tracejada. Ordene os caminhos, em ordem decrescente, de acordo (a) com a velocidade do bloco na linha de chegada e (b) com o tempo de percurso do bloco até a linha de chegada.

Figura 8-18 Pergunta 1.

2 A Fig. 8-19 mostra a função energia potencial de uma partícula. (a) Ordene as regiões AB, BC, CD e DE de acordo com o módulo da força que atua sobre a partícula, em ordem decrescente. Qual é o maior valor

permitido da energia mecânica E (b) para que a partícula fique mec

aprisionada no poço de potencial da esquerda, (c) para que a partícula fique aprisionada no poço de potencial da direita, e (d) para que a partícula seja capaz de se mover entre os dois poços, mas sem ultrapassar o ponto H? Para a situação do item (d), em qual das regiões BC, DE e FG a partícula possui (e) a maior energia cinética e (f) a menor velocidade?

Figura 8-19 Pergunta 2.

3 A Fig. 8-20 mostra um caminho direto e quatro caminhos indiretos do ponto i ao ponto f. Ao longo do caminho direto e de três dos caminhos

indiretos, apenas uma força conservativa F age sobre um dado objeto. Ao c

longo do quarto caminho indireto, tanto F como uma força dissipativa F cd

agem sobre o objeto. A variação ΔE da energia mecânica do objeto (em mec

joules) ao se deslocar de i para f está indicada ao lado de cada segmento dos

caminhos indiretos. Qual é o valor de ΔE (a) de i para f ao longo do mec

caminho direto e (b) produzida por F ao longo do caminho em que essa d força atua?

Figura 8-20 Pergunta 3.

4 Na Fig. 8-21, um pequeno bloco, inicialmente em repouso, é liberado em uma rampa sem atrito a uma altura de 3,0 m. As alturas das elevações ao longo da rampa estão indicadas na figura. Os cumes das elevações são todos iguais, de forma circular, e o bloco não perde contato com o piso em nenhuma das elevações. (a) Qual é a primeira elevação que o bloco não consegue superar? (b) O que acontece com o bloco em seguida? No cume de que elevação (c) a aceleração centrípeta do bloco é máxima e (d) a força normal sobre o bloco é mínima?

Figura 8-21 Pergunta 4.

5 Na Fig. 8-22, um bloco desliza de A para C em uma rampa sem atrito e depois passa para uma região horizontal CD onde está sujeito a uma força de atrito. A energia cinética do bloco aumenta, diminui ou permanece constante (a) na região AB, (b) na região BC e (c) na região CD? (d) A energia mecânica do bloco aumenta, diminui ou permanece constante nessas regiões?

Figura 8-22 Pergunta 5.

6 Na Fig. 8-23a, você puxa para cima uma corda presa a um cilindro que desliza em uma haste central. Como o cilindro e a haste se encaixam sem folga, o atrito é considerável. A força que você aplica realiza um trabalho W

= +100 J sobre o sistema cilindro-eixo-Terra (Fig. 8-23b). Um “balanço de

energia” do sistema é mostrado na Fig. 8-23c: a energia cinética K aumenta

de 50 J e a energia potencial gravitacional U aumenta de 20 J. A única g

outra variação da energia dentro do sistema é a da energia térmica E . Qual é t

a variação ΔE ? t

Figura 8-23 Pergunta 6.

7 O arranjo da Fig. 8-24 é semelhante ao da Pergunta 6. Agora, você puxa para baixo uma corda que está presa ao cilindro que desliza com atrito em uma haste central. Além disso, ao descer, o cilindro puxa um bloco por meio de uma segunda corda e o faz deslizar em uma bancada. Considere

novamente o sistema cilindro-eixo-Terra, semelhante ao da Fig. 8-23b. O trabalho que você realiza sobre o sistema é de 200 J. O sistema realiza um trabalho de 60 J sobre o bloco. Dentro do sistema, a energia cinética aumenta de 130 J e a energia potencial gravitacional diminui de 20 J. (a)

Escreva um “balanço de energia” para o sistema, semelhante ao da Fig. 8-

23c. (b) Qual é a variação da energia térmica dentro do sistema?

Figura 8-24 Pergunta 7.

8 Na Fig. 8-25, um bloco desliza em uma pista que desce uma altura h. A pista não possui atrito, exceto na parte mais baixa. Nessa parte, o bloco desliza até parar, devido ao atrito, depois de percorrer uma distância D. (a) Se h diminui, o bloco percorre uma distância maior, menor ou igual a D até parar? (b) Se, em vez disso, a massa do bloco aumenta, a distância que o bloco percorre até parar é maior, menor ou igual a D?

Figura 8-25 Pergunta 8.

9 A Fig. 8-26 mostra três situações que envolvem um plano com atrito e um bloco que desliza no plano. O bloco começa com a mesma velocidade nas três situações e desliza até que a força de atrito cinético o faça parar. Ordene as situações de acordo com o aumento da energia térmica devido ao deslizamento, em ordem decrescente.

Figura 8-26 Pergunta 9.

10 A Fig. 8-27 mostra três bolas iguais que são lançadas do mesmo nível e com a mesma velocidade escalar. A primeira é lançada na vertical, a segunda é lançada com uma velocidade que faz um pequeno ângulo com a vertical, e a terceira é lançada para cima em um plano inclinado sem atrito. Ordene as bolas de acordo com a velocidade escalar que possuem ao atingirem o nível da reta tracejada, começando pela maior.

Figura 8-27 Pergunta 10.

11 Quando uma partícula se desloca do ponto f para o ponto i e do ponto j

para o ponto i seguindo as trajetórias mostradas na Fig. 8-28 e nos sentidos indicados, uma força conservativa realiza os trabalhos indicados. Qual é o trabalho realizado pela força sobre a partícula quando ela se desloca diretamente de f para j?

Figura 8-28 Pergunta 11.