Universidade Federal da Bahia – Instituto de Física

Departamento de Física de Terra e do Meio Ambiente

Física Geral e Experimental IE – FIS121 Lista de exercícios em aula – Energia Potencial e Conservação da

Energia

Exercício 1: Um carrinho de montanha russa sem atrito chega ao alto da primeira rampa com velocidade v0. Quais as velocidades nos pontos A, B, C e qual a máxima altura atingida pelo carrinho?

Exercício 2: Na beira de um terraço, a 12 m do solo, uma bola é chutada sob um ângulo de 60° com o plano horizontal e adquire velocidade inicial vi = 16 m/s. Desprezando os efeitos da resistência do ar, calcular: a) a altura que a bola atinge em relação ao terraço e (b) a velocidade da bola no instante imediatamente anterior à colisão com o solo.

Exercício 3: Um pêndulo é constituído por um corpo de massa m pendurado num cordel de comprimento L. O corpo é desviado de modo que o cordel faz um ângulo θ0 com a vertical e depois é solto, sem velocidade inicial. Determinar as expressões para: (a) a velocidade no ponto mais baixo da oscilação e (b) a tensão no cordel, neste mesmo ponto.

Exercício 4: Um corpo de 2 kg está comprimindo uma mola elástica, cuja constante de força é 500 N/m. O corpo é liberado e a mola o projeto sobre uma superfície horizontal sem atrito e sobre um plano inclinado de 45°, também sem atrito, como mostra a figura. Pergunta-se: a) Qual a velocidade do corpo antes de subir o plano inclinado? b) Até que altura o corpo sobe o plano inclinado e fica momentaneamente em repouso, antes de retornar plano abaixo? c) Qual a distância percorrida no plano inclinado?

Exercício 5: Dois corpos de massa m1 e m2, estão pendurados por um fio de massa desprezível que passa por uma roldana com massa e atrito desprezíveis. Os dois corpos estão inicialmente em repouso. Calcular a velocidade do mais pesado quando este tiver caído de uma distância vertical h.

Exercício 6: Você salta de uma plataforma a uma altura de 134 m sobre o rio Nevis na Nova Zelândia. Após cair livremente por 40 m, a corda do bungee-jump presa a seus tornozelos começa a se distender (o comprimento da corda frouxa é de 40 m). Você continua a descer outros 80 m até atingir o repouso. Se sua massa é de 100 kg e a corda segue a Lei de Hooke e tem massa desprezível, (a) qual é a sua aceleração quando você está momentaneamente em repouso no ponto mais baixo do salto. (b) Qual a velocidade máxima atingida durante o salto e a que distância da plataforma esta velocidade é atingida?

Exercício 7: Uma bola de massa plástica, com massa m, cai do repouso, de uma altura h até o solo. Discutir a conservação de energia (a) do sistema constituído pela bola e (b) do sistema constituído pela Terra e pela bola.

Exercício 8: Uma força horizontal de 25 N é aplicada a um bloco de 4 kg que está inicialmente em repouso sobre uma mesa horizontal. O coeficiente de atrito cinemático entre o bloco e a tampa da mesa é 0,35. Calcular (a) o trabalho externo feito sobre o sistema bloco-mesa, (b) a energia dissipada pelo atrito, (c) a energia cinética do bloco depois de ser empurrado ao longo de 3 m sobre a mesa e (d) a velocidade do bloco neste instante.

Exercício 9: Uma criança de 40 kg desce por um escorregador com inclinação de 30°. O coeficiente de atrito cinemático é µc = 0,2. Se a criança principia a escorregar do repouso, no topo do escorregador, a 4 m de altura, qual a sua velocidade ao atingir o solo?

Exercício 10: Um corpo de 4 kg está pendurado num cordel bastante leve que passa por uma polia de massa e atrito desprezíveis. A outra ponta do cordel está presa a um bloco de 6 kg, que está sobre uma superfície áspera horizontal (µc = 0,2). O bloco de 6 kg comprime uma mola elástica a qual não está preso. A constante de força da mola é de 180 N/m, e a sua compressão é de 30 cm. Calcular a velocidade dos corpos depois de a mola se distender e de o corpo de 4 kg cair de uma altura de 40 cm.