{"id":3425,"date":"2021-09-08T09:00:39","date_gmt":"2021-09-08T12:00:39","guid":{"rendered":"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/?p=3425"},"modified":"2023-08-06T21:16:58","modified_gmt":"2023-08-07T00:16:58","slug":"energia-mecanica-exercicios-resolvidos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/energia-mecanica-exercicios-resolvidos\/","title":{"rendered":"Energia mec\u00e2nica: exerc\u00edcios resolvidos"},"content":{"rendered":"\n

Fala, pessoal, tudo belezinha?<\/p>\n\n\n\n

Sem enrola\u00e7\u00e3o, vamos direto para a resolu\u00e7\u00e3o de alguns exerc\u00edcios de Energia Mec\u00e2nica. Bons estudos!<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Exerc\u00edcios resolvidos de Energia Mec\u00e2nica<\/h2>\n\n\n\n

Quest\u00e3o 1<\/h3>\n\n\n\n

(Puccamp-SP) A massa m de um p\u00eandulo simples, cujo fio tem comprimento L = 0,90 m, \u00e9 abandonada a partir do repouso quando o fio forma \u00e2ngulo de 60\u00b0 com a vertical, como mostra a figura.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

(Dados: sen 60\u00b0 = 0,87; cos 60\u00b0 = 0,50; g = 10 m\/s<\/strong>2<\/sup><\/strong>)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Desprezando a resist\u00eancia do ar, a velocidade de m, quando o fio fica na posi\u00e7\u00e3o vertical, \u00e9, em m\/s:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

a) 1,0<\/p>\n\n\n\n

b) 2,0<\/p>\n\n\n\n

c) 3,0<\/p>\n\n\n\n

d) 4,0<\/p>\n\n\n\n

e) 5,0<\/p>\n\n\n\n

RESOLU\u00c7\u00c3O<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Podemos calcular a velocidade por meio da energia mec\u00e2nica. \u00c9 importante dar um referencial para o objeto. Nesse caso, a altura \u00e9 zero (h = 0). Al\u00e9m disso, damos um nome ao ponto alto (A) e ao ponto baixo (B). Veja:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Assim, podemos dizer que:<\/p>\n\n\n\n

EmB<\/sub> = EmA<\/sub><\/p>\n\n\n\n

Como a velocidade no ponto A \u00e9 nula (vA<\/sub> = 0), podemos dizer que ela ser\u00e1 igual somente \u00e0 energia potencial gravitacional em A.<\/p>\n\n\n\n

J\u00e1 no ponto B, como adotamos que a altura \u00e9 zero, ele s\u00f3 possui energia cin\u00e9tica. Ou seja:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

O problema \u00e9 que, nessa quest\u00e3o, n\u00e3o sabemos de que altura o corpo cai. E quando n\u00e3o sabemos alguma coisa, devemos recorrer \u00e0 Matem\u00e1tica. Podemos calcular a altura que o objetivo caiu entre A e B. No entanto, \u00e9 melhor calcularmos antes um outro trecho, que chamarei de y. Veja na imagem:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Como podemos ver pela \u00e1rea em amarelo, basta utilizarmos o tri\u00e2ngulo ret\u00e2ngulo que foi criado. Assim:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

y = 0,45 m<\/p>\n\n\n\n

Se o comprimento inteiro do fio era 0,9 m, a altura de A para B \u00e9 o que sobra, ou seja, hAB<\/sub> = 0,45 m.<\/p>\n\n\n\n

Agora, vamos voltar na nossa f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

vB<\/sub> = 3 m\/s<\/p>\n\n\n\n

RESPOSTA: C<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Quest\u00e3o 2<\/h3>\n\n\n\n

(Uece) Uma bola \u00e9 lan\u00e7ada verticalmente para cima,com energia cin\u00e9tica Ec. No ponto mais alto da trajet\u00f3ria,sua energia potencial \u00e9 Ep. Considere que, do lan\u00e7amento ao ponto mais alto, o atrito da bola com o ar tenha causado uma dissipa\u00e7\u00e3o de energia mec\u00e2nica de p % em rela\u00e7\u00e3o ao valor inicial. Assim, p \u00e9 igual a<\/strong><\/p>\n\n\n\n

a) 100 [(Ep \/ Ec) – 1]<\/p>\n\n\n\n

b) 100 Ep \/ Ec<\/p>\n\n\n\n

c) 100 Ec \/ Ep<\/p>\n\n\n\n

d) 100 [1 – Ep \/ Ec]<\/p>\n\n\n\n

RESOLU\u00c7\u00c3O<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Vamos desenhar:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Lembre-se de que no ponto mais alto a energia cin\u00e9tica \u00e9 nula (Ec = 0). Veja tamb\u00e9m que este n\u00e3o \u00e9 um sistema conservativo. Portanto, n\u00e3o <\/strong>podemos dizer que a energia mec\u00e2nica no ponto A \u00e9 igual no ponto B (EmA<\/sub> = EmB<\/sub>). No ponto A, a energia mec\u00e2nica \u00e9 maior, pois o enunciado nos informa que de A para B houve dissipa\u00e7\u00e3o <\/strong>de energia.<\/p>\n\n\n\n

Ent\u00e3o, nossa sa\u00edda \u00e9 dizer que a energia mec\u00e2nica inicial \u00e9 igual \u00e0 final mais a perda em rela\u00e7\u00e3o ao que t\u00ednhamos no come\u00e7o. Representamos assim:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Agora, temos que fazer contas, pois devemos lembrar que cada energia mec\u00e2nica dessas \u00e9 a soma da energia cin\u00e9tica com a energia potencial (Em = Ec + Ep). Repare que, no ponto A, s\u00f3 t\u00ednhamos energia cin\u00e9tica, pois o admitimos como nosso referencial. J\u00e1 a energia mec\u00e2nica final, sabemos que \u00e9 nosso Ep, pois B \u00e9 o ponto mais alto e, com isso, a velocidade da bola \u00e9 nula.<\/p>\n\n\n\n

Assim, trocando em nossa f\u00f3rmula, ficamos com:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Agora vamos isolar o p:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

RESPOSTA: D<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Quest\u00e3o 3<\/h3>\n\n\n\n

(Cesgranrio-RJ) Um bloco de massa = 2,0 kg, apresentado no desenho abaixo, desliza sobre um plano horizontal com velocidade de m\u00f3dulo 10 m\/s. No ponto A, a superf\u00edcie passa a ser curva, com raio de curvatura R = 1,0 m. Suponha que o atrito seja desprez\u00edvel ao longo de toda a trajet\u00f3ria e que g = 10 m\/s<\/strong>2<\/sup><\/strong>. Determine, ent\u00e3o:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

a) a intensidade da rea\u00e7\u00e3o da pista sobre o bloco, no ponto B.<\/p>\n\n\n\n

b) a intensidade de rea\u00e7\u00e3o da pista sobre o bloco, no ponto C.<\/p>\n\n\n\n

RESOLU\u00c7\u00c3O<\/strong><\/p>\n\n\n\n

a) Se o atrito \u00e9 desprez\u00edvel e a for\u00e7a normal n\u00e3o possui trabalho, ent\u00e3o estamos falando de um sistema conservativo. No ponto B, v\u00e3o atuar a normal (para dentro da curva) e o peso (tangencial para baixo). Veja:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Nesse caso, a normal ser\u00e1 igual \u00e0 resultante centr\u00edpeta (N = Rc), enquanto o peso ser\u00e1 igual \u00e0 resultante tangencial (P = Rt). Mas repare que ele n\u00e3o pediu a resultante tangencial, ent\u00e3o concentre-se apenas em calcular a normal.<\/p>\n\n\n\n

Agora veja:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Veja que teremos que calcular a velocidade no ponto B (vB<\/sub>). E podemos fazer isso pelo teorema da energia cin\u00e9tica ou por energia mec\u00e2nica.<\/p>\n\n\n\n

Vamos usar energia mec\u00e2nica: EmB<\/sub> = Emi<\/sub>. Para isso, vamos adotar o “ch\u00e3o” da figura como referencial e estipular que inicialmente s\u00f3 havia energia cin\u00e9tica no corpo. J\u00e1 em B, h\u00e1 tanto energia cin\u00e9tica quanto energia potencial.<\/p>\n\n\n\n

Ent\u00e3o ficamos com:<\/p>\n\n\n\n

EmB<\/sub> = Emi<\/sub><\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

VB<\/sub>2<\/sup> = 80 m2<\/sup>\/s2<\/sup><\/p>\n\n\n\n

Agora podemos calcular a normal:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

NB<\/sub> = 160 N<\/p>\n\n\n\n

b) No ponto C, tanto normal quanto o peso do corpo v\u00e3o atuar para baixo. Portanto:<\/p>\n\n\n\n

Rc = NC<\/sub> + P<\/p>\n\n\n\n

Teremos que calcular a velocidade em C:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

N\u00e3o temos elementos suficientes para fazer essa conta. Segure essa f\u00f3rmula a\u00ed. Agora temos que igualar \u00e0 energia mec\u00e2nica:<\/p>\n\n\n\n

EmC<\/sub> = Emi<\/sub><\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Vc<\/sub>2<\/sup> = 60 m2<\/sup>\/s2<\/sup><\/p>\n\n\n\n

Agora sim voltamos \u00e0 nossa equa\u00e7\u00e3o inicial:<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

NC<\/sub> = 100 N<\/p>\n\n\n\n


\n\n\n\n

Espero que voc\u00ea tenha entendido um pouco melhor como resolver exerc\u00edcios de energia mec\u00e2nica<\/strong>. Para conferir a resolu\u00e7\u00e3o dessas e de muitas outras quest\u00f5es sobre essa mat\u00e9ria, assista \u00e0 minha live:<\/p>\n\n\n\n

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