Cap7 - Problemas Resolvidos
Cap7 - Problemas Resolvidos
Cap7 - Problemas Resolvidos
Atenção Leia o assunto no livro-texto e nas notas de aula e reproduza os problemas resolvidos aqui. Outros são deixados para v. treinar
PROBLEMA 1 No Exemplo 1 da Seç. 5.3, considere a situação em que |F| tem o valor mínimo necessário para
manter o bloco deslizando sobre o plano horizontal com velocidade constante. Para um deslocamento l do bloco,
exprima o trabalho W realizado pela força F em função de P, , l e do coeficiente c . Que acontece com esse trabalho?
Solução O valor mínimo necessário para manter o bloco deslizando com velocidade constante é
F cos c P − F sen , de onde se obtém
cP
Fcos c sen c P F
cos c sen
c Pl cos
Assim, o trabalho realizado pela força F é dado por W Fl cos . Como não há variação da energia
cos c sen
cinética do bloco, este trabalho está sendo dissipado pela força de atrito, convertendo-se em calor.
***
PROBLEMA 2 Uma partícula carregada penetra num campo magnético uniforme com velocidade inicial
perpendicu!ar à direçâo do campo magnético. Calcule o trabalho realizado pela força magnética sobre a particula ao
longo de sua trajetória.
Solução Como a partícula descreve sua trajetória no plano perpendicular ao campo magnéticoW Fl cos e
90º W 0.
***
PROBLEMA 3 Dois vetores a e b são tais que |a b| |a − b|. Qual é o ângulo entre a e b?
Solução Sejam os vetores a b e a − b. Seus módulos são dados por
a b 2 a b a b a 2 b 2 2a b
a − b 2 a − b a − b a 2 b 2 − 2a b
Como |a b| |a − b| a b 2 a − b 2 a 2 b 2 2a b a 2 b 2 − 2a b a b −a b a b 0. Logo, o
ângulo entre a e b é 90º.
***
PROBLEMA 4 Calcu!e o ânguìo entre duas diagonais internas (que passam por dentro) de um cubo, utilizando o
produto escalar de vetores.
Solução Sejam as diagonais d 1 e d 2 mostradas na figura. Em termos das componentes cartesianas, estes
vetores podem ser escritos como
d 1 ai aj ak
d 2 ai aj − ak
d1 a
θ y
d2 a
a
x
Assim,
d 1 d 2 d 1 d 2 cos a 2 a 2 − a 2 a 2
Como d 1 d 2 3 a, então
***
PROBLEMA 5 Uma conta de massa m, enfiada num aro circular de raio R que está num plano vertical, desliza
sem atrito da posição A, no topo do aro, para a posição B, descrevendo um ângulo (Fig.). (a) Qual é o trabalho
realizado pela força de reação do aro sobre a conta? (b) Qual é a velocidade da conta em B?
Solução (a) A força de reação do aro sobre a conta é sempre perpendicular ao deslocamento desta. Por isso, o
trabalho realizado por essa força é nulo.
mg
(b) O trabalho da força peso, e portanto, o trabalho total sobre a conta é W A→B F l, onde F −mgk e
l R cos − Rk −R1 − cos k. Logo, W A→B mgR1 − cos k k. Portanto, W A→B mgR1 − cos , que é igual à
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variação da energia cinética entre os pontos A e B. Logo, supondo que a conta tenha energia cinética nula em A, ou
seja, T A 0, então
PROBLEMA 6 Um corpo de massa m 300 g, enfiado num aro circular de raio R 1 m situado num plano
vertical, está preso por uma mola de constante k 200 N/m ao ponto C, no topo do aro (Fig.). Na posiçâo relaxada da
mola, o corpo está em B, no ponto mais baixo do aro. Se soltarmos o corpo em repouso a partir do ponto A indicado na
figura, com que velocidade ele chegará a B?
T A 0, T B 1 mv 2
2
U A mgz A 1 kx 2A , U B mgz B 1 kx 2B
2 2
Tomando o nível de referência z 0 no ponto B, isto é, z B 0, e sabendo que em B a mola está relaxada x B 0 e
x A Δs −R, e z A R − R cos 60º R , então
2
T A 0, T B 1 mv 2
2
2
U A mg R 1 kΔs 2A mg R 1 k 3 R − 2R , U B mgz B 1 kx 2B 0
2 2 2 2 2
Assim,
2
2 kR 2 3 −2
T B − T A −U B − U A 1 mv 2 mg R 1 k 3 R − 2R v gR m
2 2 2
ou seja, para os valores dados, a velocidade no ponto B vale v 7, 59 m/s.
***
PROBLEMA 7 Uma partícula se move no plano xy sob a açäo da força F 1 10 yi − xj, onde |F 1 | é medido em
N, e x e y em m. (a) Calcule o trabalho realizado por F 1 ao longo do quadrado indicado na figura. (b) Faça o mesmo
para F 2 10yi xj. (c) O que você pode concluir a partir de (a) e (b) sobre o caráter conservativo ou não de F 1 e F 2 ?
(d) Se uma das duas forças parece ser conservativa, procure obter a energia potencial U associada, tal que F −
grad U.
P3 P2
P1
onde O O0, 0, P 1 P 1 1, 0, P 2 P 2 1, 1 e P 3 P 3 0, 1. Também, dl 1 i dx, dl 2 j dy, dl 3 i dx e dl 4 j dy.
Logo,
F 1 dl 1 10 yi − xj i dx 10y dx
F 1 dl 2 10 yi − xj j dy −10x dy
F 1 dl 3 10 yi − xj i dx 10y dx
F 1 dl 4 10 yi − xj j dy −10x dy
(a) Portanto,
1 1 0 0
W1 0 10y dx − 0 10x dy 1 10y dx − 1 1,0 1,1 0,1
10x dy 10xy| 0,0 − 10xy| 1,0 10xy| 1,1 − 10xy| 0,1
0,0
Como é uma força conservativa, o esta integral não deve depender do caminho C escolhido. Para facilitar, vamos
considerar que C seja: 0, 0 → x, 0 → x, y. Assim
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P x y
Ux, y − P 0
10 yi xj idx jdy −10 0 ydx − 10 0 xdy −10xy
C y0 xx
***
PROBLEMA 8 Uma particula está confinada a mover-se no semi-espaço z ≥ 0, sob a ação de forças
conservativas, de energia potencial Ux, y, z F 0 z 1 kx 2 y 2 , onde F 0 e k são positivas. (a) Calcule as
2
componentes da força que atua sobre a partícula. (b) Que tipo de força atua ao longo do eixo Oz? (c) Que tipo de
forças atuam no plano xy? (d) Qual é a forma das superffcies equipotenciais?
Solução De acordo com a definição F −∇U, temos
(a)
F x − d F 0 z 1 kx 2 y 2 −kx
dx 2
Fy − d F 0 z 1 kx 2 y 2 −ky
dy 2
F z − d F 0 z 1 kx 2 y 2 −F 0
dz 2
Ux, y, z 1 kx 2 y 2 z 2
2
onde k é uma constante positiva. Mostre que a força correspondente é uma força central, e calcule-a. De que tipo é a
força obtida?
Solução Da definição F −∇U, temos
Fx − d 1 kx 2 y 2 z 2 −kx
dx 2
Fy − d 1 kx 2 y 2 z 2 −ky
dy 2
Fz − d 1 kx 2 y 2 z 2 −kz
dz 2
de onde se obtém
F F x i F y j F z k −kxi yj zk −kr −kr r̂ .
que é a lei de Hooke dirigida para a origem.
***
PROBLEMA 10 Uma estrutura rígida triangular é construída com três hastes iguais e seu plano é vertical, com a
base na horizontal. Nos dois outros lados estão enfiadas duas bolinhas idênticas de massa m, atravessadas por um
arame rígido e leve AB, de modo que podem deslizar sobre as hastes com atrito desprezível, mantendo sempre o
arame na horizontal. As duas bolinhas também estão ligadas por uma mola leve de constante elástica k e comprimento
relaxado l 0 . (a) Mostre que uma expressão para a energia potencial do sistema em função do comprimenlo l da mola é
Ul 1 kl − l 0 2 − mg 3 l. (b) Para que valor de l o sistema está em equilíbrio? (c) Se soltamos o sistema na situação
2
em que a mola está relaxada, qual é o menor e qual é o maior valor de l no movimento subseqüente? (d) Que tipo de
movimento o sistema realiza no caso (c)?
Solução A energia potencial do sistema é devida às forças gravitacional e elástica. Assim, como l − l 0 é a
deformação da mola,
U 1 kl − l 0 2 − 2mgz
2
onde o nível zero é tomado no vértice O do triângulo (figura).
z
30º
60º 60º
A altura z pode ser calculada em função de l, através das relações geométricas num triângulo retângulo (ver figura).
Ou seja,
3
z tg 30º l z l.
2 2
Assim,
U 1 kl − l 0 2 − 2mgz Ul 1 kl − l 0 2 − mg 3 l
2 2
(b) O sistema estará em equilíbrio para o valor de l que corresponde a um extremo de Ul. Assim, derivando Ul em
relação a l e igualando o resultado a zero, obtém-se para l o valor:
d 1 kl − l 0 2 − mg 3 l mg 3
kl − kl 0 − mg 3 0 l k
dl 2 k
Da conservação de energia
− mg 3 l 0 mv 2 − mg 3 l 1 kl − l 0 2
2
Fazendo x l − l 0
1 kl − l 0 2 − mg 3 l − l 0 mv 2 0 1 kx 2 − mg 3 x mv 2 0
2 2
Os valores máximo e mínimo de l se obtém para v 0 (energia total igual à soma das energias potenciais) Logo,
1 kx 2 − mg 3 x 0 x 0, x 2mg 3
2 k
Portanto,
2 3 mg
l l 0 x l min l 0 , l max l 0
k
***
PROBLEMA 11 Mostre que o trabalho necessário para remover um objeto da atração gravitacional da Terra é o
mesmo que seria necessário para elevá-lo ao topo de uma montanha de altura igual ao raio da Terra, caso a força
gravitacional permanecesse constante e igual ao seu valor na superfície da Terra, durante a escalada da montanha.
Solução De acordo com a Eq. (7.5.7) ΔU −mgR e portanto
W R→ −ΔU mgR
Considerando que força gravitacional seja constante no trajeto até o topo da montanha, este trabalho, realizado por
uma força externa para elevar o corpo até um altura R, pode ser calculado, fazendo F mg e
W Fz − z 0 mgz − z 0
Tomando o nível de referência z 0 na superfície da Terra e z R, encontra-se
W mgR
***
PROBLEMA 12 Calcule a velocidade de escape de um corpo a partir da superfície da Lua.
Solução De acordo com a Eq. (7.5.28)
T e mg L R L
onde
g L M L2G
RL
Assim, como
1 mv 2 mg L R L v e,L 2 MLG
2 e RL
3
Usando os valores L 3, 34 g/cm
R L 1. 738 km 1, 738 10 6 m
M L 4 R 3L L 4 1, 738 3 10 18 3, 34 10 3 7, 3 10 22 kg
3 3
2
G 6, 67 10 −11 N m /kg 2
Logo,
−11
2 7, 3 10 6, 67 6 10
22
v e,L 2 M L G v e,L 2. 367 m/s
RL 1, 738 10
ou seja,
v e,L 2, 4 km/s.
***
PROBLEMA 13 Um satélite síncrono da Terra é um satélite cujo período de revolução em torno da Terra é de 24
h, de modo que permanece sempre acima do mesmo ponto da superfície da Terra. (a) Para uma órbita circular, a que
distância do centro da Terra (em km e em raios da Terra) precisa ser colocado um satélite para que seja síncrono? (b)
Que velocidade mínima seria preciso comunicar a um corpo na superficie da Terra para que atingisse essa órbita
(desprezando os efeitos da atmosfera)?
Solução (a) Para que o período seja T 24 h implica
2 v S R s
T
onde R s é o raio da órbita circular. De acordo com a segunda lei de Newton,
2 2 2 1/3 1/3
GMm mv s GMm m R s R S GMm GM
2
Rs R s 2
Rs R s m 2 2
Assim, para M 5, 97 10 24 kg e 2 2 7. 27 10 −5 rad/s e G 6, 67 10 −11 Nm 2 /kg 2
T 24 3600
1/3
1/3
RS GM RS 6. 67 10 −11 5. 97 10 24 4. 22 10 7 m
2 7. 27 10 −5 2
Ou seja,
R S 4, 22 10 4 km.
Em termos de raios da Terra, será R T 6, 37 10 3 km
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R s 4. 22 10 3 R T 6, 6R T
4
6. 37 10
(b) Como a velocidade na órbita é v S R S 7. 27 10 −5 4. 22 10 7 3. 068 m/s e sua energia potencial é dada por
Ur − GmM
r
então, a energia mecânica total do satélite nesta órbita é
E 1 mv 2S UR S
2
A energia total na superfície da Terra é
E 1 mv 2T UR T
2
Da conservação da energia mecânica, tem-se
1 mv 2 UR T 1 mv 2 UR S 1 mv 2 − GmM 1 mv 2 − GmM
2 T 2 S 2 T RT 2 S RS
ou seja,
v 2T v 2S 2GM 1 − 1 vT v 2S GM 1 − 1
RT RS RT RS
ou
v T 10, 8 km/s.
***
PROBLEMA 14 Utilize o Princípio dos Trabalhos Virtuais enunciado na Seç. 7.3 para obter as condições de
equilíbrio da alavanca [Fig. (a)] e do plano inclinado [Fig. (b)]. Para isto, imagine que um pequeno deslocamento,
compatível com os vínculos a que estão sujeitas, é dado às massas, e imponha a condição de que o trabalho realizado
nesse deslocamento (trabalho virtual) deve ser nulo.
Solução De acordo com a definição, para o caso (a) tem-se para o trabalho realizado
m 1 gΔz 1 m 2 gΔz 2
Para deslocamentos infinitésimos Δz, este se confunde com o arco descrito por l 1 e l 2 , sendo proporcionais ao ângulo
Δ. Assim, Δz 1 l 1 Δ e Δz 2 l 2 Δ e então
m 1 gl 1 Δ m 2 gl 2 Δ m 1 l 1 m 2 l 2 .
Para o caso (b), o trabalho realizado pelos blocos 1 e 2 são
m 1 g sen 1 Δl 1 m 2 g sen 2 Δl 2
Como Δl 1 Δl 2 ,
m 1 sen 1 m 2 sen 2
***
PROBLEMA 15 Um vagão de massa m 1 4 toneladas está sobre um plano inclinado de inclinação 45°,
ligado a uma massa suspensa m 2 500 kg pelo sistema de cabo e polias ilustrado na Fig. Supõe-se que o cabo é
inextensivel e que a massa do cabo e das polias é desprezível em confronto com as demais. O coeflciente de atrito
cinético entre o vagão e o plano inclinado é c 0, 5 e o sistema é solto do repouso. (a) Determine as relaçöes entre
os deslocamentos s 1 e s 2 e as velocìdades v 1 e v 2 das massas m 1 e m 2 , respectivamente. (b) Utilizando a conservação
da energia, calcule de que distância o vagão se terá deslocado ao longo do plano inclinado quando sua velocidade
atingir 4, 5 km/h
l1
l2
.
Solução (a) A condição de fio inextensível é dada por 2l 1 l 2 constante. Disto resulta que os deslocamentos e
velocidades das massas estão relacionadas de acordo com 2Δl 1 Δl 2 0 Δl 2 −2Δl 1 , ou seja,
|s 2 | 2|s 1 | e |v 2 | 2|v 1 |.
(b) Como há atrito, a energia mecânica não se conserva. Mas sua variação é igual ao trabalho da força de atrito, ou
seja,
W a E f − E i ΔE
Supondo que as coordenadas das massas sejam
z 1i −l 1 sen , z 1f −l 1 s 1 sen , v 10 0, v 1f v 1
z 2i −l 2 , z 2f −l 2 s 2 sen , v 20 0, v 2f v 2
Assim,
E i 1 m 1 v 21i m 1 gz 1i 1 mv 22i m 2 gz 2i E i −m 1 gl 1 sen − m 2 gl 2
2 2
e
E f 1 m 1 v 21f m 1 gz 1f 1 mv 22f m 2 gz 2f E f 1 m 1 v 21 − m 1 gl 1 s 1 sen 1 m 2 v 22 − m 2 gl 2 s 2
2 2 2 2
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Logo,
ΔE E f − E i 1 m 1 v 2 − m 1 gsin l 1 − m 1 gsin s 2m 2 v 2 − m 2 gl 2 2m 2 gs − −m 1 gl 1 sin − m 2 gl 2
2
ΔE 1 m 2m 2 v 2 − m 1 gsin s 2m 2 gs
2 1
Mas o trabalho realizado pela força de atrito é s 1 s
***
PROBLEMA 16 Um automável de massa m e velocidade iniciai v 0 é acelerado utilizando a potência máxima P M
do motor durante um intervalo de tempo T. Calcule a velocidade do automóvel ao fim desse intervalo.
Solução Como potência é defininida como trabalho por unidade de tempo, então
W P M T 1 mv 2 − 1 mv 20 P M T v 2 PMT
v 20 m
2 2
onde usamos o teorema W − T.
***
PROBLEMA 17 Um bloco de massa m 10 kg é solto em repouso do alto de um plano inclinado de 45° em
relação ao plano horizontal, com coeficiente de atrito cinético c 0, 5. Depois de percorrer uma dislância d 2 m ao
longo do plano, o bloco colide com uma mola de constante k 800 N/m, de massa desprezível, que se encontrava
relaxada. (a) Qual é a compressão sofrida pela mola? (b) Qual é a energia dissipada pelo atrito durante o trajeto do
bloco desde o alto do plano até a compressão máxima da mola? Que fração representa da variação total de energia
potencial durante o trajeto? (c) Se o coeficiente de atrito estático com o plano é e 0, 8, que acontece com o bloco
logo após colidir com a mola?
Solução (a) Tomando o nível zero na posição final da mola comprimida de s, podemos encontrar esta
compressão usando a conservação da energia,
W a ΔE
onde ΔE é a variação da energia mecânica. Sabendo que
s i 0, s f s, z i d s sen 45º, z f 0, v i v f 0
encontra-se
E i 1 mv 2i mgz i mgd s sen 45º
2
E f 1 mv 2f mgz f 1 ks 2 1 ks 2
2 2 2
W a − c mg cos 45º s
Logo,
− c mg cos 45ºd s 1 ks 2 − mgd s sen 45º 1 ks 2 − mg sen 45º s c mg cos 45º s c mgd cos 45º − mg
2 2
1 ks 2 − 2 mg1 − c s − 2 mgd1 − c 0 s 2 − 2 mg 1 − c s − 2 mg d1 − c 0
2 2 2 k k
Substituindo os valores numéricos, encontra-se
s 2 − 2 10 9. 8 1 − 0. 5s − 2 10 9. 8 2 1 − 0. 5 0
800 800
ou
s 2 − 8. 662 1 10 −2 s − 0. 173 24 0
cujas soluções são
s −0. 38 e s 0. 46
A solução negativa pode ser descartada, uma vez que s, como foi definida, é uma grandeza positiva. Logo, a
compressão máxima da mola é
s 0. 46 m.
2
|ΔE| |W a | c mg cos 45ºd s 0. 5 10 9. 8 2 0. 46
2
ou seja,
|ΔE| 85 J.
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Assim
f 85 0, 5
170
(c) Após o bloco parar, a força elástica da mola na compressão máxima se contrapôe à força de atrito e a resultante
será
2
F ks − e mg sen 45º 800 0. 46 − 0. 8 10 9. 8 312 N
2
para cima ao longo do plano. Portanto, o bloco volta a subir.
***
PROBLEMA 18 Uma bolinha amarrada a um fio de comprimento l 1 m gira num plano vertical. (a) Qual deve
ser a velocidade da bolinha no ponto mais baixo B (Fig.) para que ela descreva o círculo completo? (b) A velocidade
satisfazendo a esta condiçâo, veriflca-se que a tensão do fio quando a bolinha passa por B difere por 4, 41 N da tensão
quando ela passa pela posição horizontal A. Qual é a massa da bolinha?
Solução (a) Tomando o nível zero no ponto B, a conservação da energia mecânica fornece
mgz l 1 mv 2l 1 mv 2B
2 2
Da segunda lei de Newton, no ponto mais alto
mv 2l
mg T l
l
O menor valor de v B para que a bolinha descreva uma volta completa, deve ser aquele que torne T l 0 no ponto mais
alto. Assim,
mv 2l
mg vl gl
l
Assim, substituindo na conservação da energia,
2mgl 1 mgl 1 mv 2B v B 5gl v B 7 m/s.
2 2
A velocidade no ponto A , pode ser obtida pela conservação da energia energia mecânica.
***
PROBLEMA 19 Um garotinho esquimó desastrado escorrega do alto do seu iglu, um domo hemisférico de gelo
de 3 m de altura. (a) De que altura acima do solo ele cai? (b) A que distância da parede do iglu ele cai?
N(θ0)
θ0
r θ0 v0
y0
mg
O x0
x
Então
2mgr1 − cos
N mg cos − r mg cos − 2mg 2mg cos 3mg cos − 2mg
O garoto perde o contato com o domo numa posição 0 para a qual N 0 0. Logo,
3mg cos 0 − 2mg 0 cos 0 2
3
5 5
ou seja, para 0 cos −1 2 . Também sen 0 1 − cos 2 0 1− 4 . Isto corresponde a uma altura
3 9 9 3
y 0 igual a
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y 0 r cos 0 3 2 2 m.
3
Ou seja, o garoto cai de uma altura y 0 2 m. A distância da origem x 0 que ele abandona o iglu é dada por
5 5
x 0 r sen 0 r 3 5 m 2, 2 m
3 3
x x 0 v 0 cos 0 t, y y 0 − v 0 sen 0 t − 1 gt 2
2
Assim, quando y 0
0 2− 2 g 5 t − 1 gt 2 0 1 gt 2 10 g t − 2 0
3 3 2 2 27
ou
t2 2 10 t − 4 0
27g g
ou ainda
t2 2 10 t − 4 0 t 2 0. 39 t − 0. 41 0 t 0, 47; e t −0, 86
27 9. 8 9. 8
Ou seja, a solução é t 0, 47 s, que é o tempo que o garoto leva para atingir o solo. Substituindo este valor de t na
expressão de x, encontra-se
x x 0 v 0 cos 0 t x 5 2 2 9. 8 0. 47 x 3, 037 m
3 3
Em relação à parede do iglu, a distância que o garoto atinge o solo é
d x − r 0, 037 m
***
PROBLEMA 20 Num parque de diversões, um carrinho desce de uma altura h para dar a volta no “loop” de raio
R indicado na figura. (a) Desprezando o atrito do carrinho com o trilho, qual é o menor valor h 1 de h para permitir ao
carrinho dar a volta toda? (b) Se R h h 1 , o carrinho cai do trilho num ponto B, quando ainda falta percorrer mais um
ângulo para chegar até o topo A (Fig). Calcule . (c) Que acontece com o carrinho para h R?
Solução (a) Tomando o nível zero de referência no solo, a conservação de energia fornece
mgh 1 mv 2A mgh A
2
onde h A 2R. Da 2ª lei de Newton no ponto A obtém-se
mv 2A
mg N mv 2A mgR N.
R
Então, a menor velocidade para que o carrinho possa fazer o loop é aquela para a qual N 0. Assim,
mv 2A mgR v A gR
Substituindo na equação de conservação da energia, encontra-se a menor altura h h 1 para a qual é possível o
carrinho dar uma volta completa,
mgh 1 1 mgR 2mgR h 1 R 2R h 1 5 R.
2 2 2
O carrinho cai do trilho num ponto onde ele perde o contato, ou seja, onde N 0. Assim
mv 2
− mg cos 0 Rg cos v 2
R
Mas, da conservação da energia mecânica sabe-se que
mgh 1 mv 2 mgz
2
onde z R R cos . Logo,
mgh 1 mv 2 mgR mgR cos v 2 2gh − 2gR − 2gR cos
2
Portanto,
Rg cos v 2 Rg cos 2gh − 2gR − 2gR cos 3R cos 2h − R
ou
3R cos 2h − R
de onde se obtém
cos 2 h −1
3 R
cos 1 − h
R
Assim, o carrinho sobe um ângulo depois de ultrapassar o ponto mais baixo, volta a descer e continua oscilando.
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★★★
PROBLEMA 21 Uma escada rolante liga um andar de uma loja com outro situado a 7, 5 m acima. O
comprimento da escada é de 12 m e ela se move a 0, 60 m/s. (a) Qual deve ser a potência mínima do motor para
transportar até 100 pessoas por minuto, sendo a massa média de 70 kg? (b) Um homem de 70 kg sobe a escada em 10
s. Que trabalho o motor realiza sobre ele? (c) Se o homem, chegando ao meio, põe-se a descer a escada, de tal forma
a permanecer sempre no meio deÌa, isto requer que o motor realize trabalho? Em caso afirmativo, com que potência?
Solução (a) O trabalho realizado pelo motor da escada para transportar uma única pessoa de massa m 70 kg é
dado por
W1 F d
mg h
(b) O tempo que o motor gasta para transportar uma pessoa de um andar para o outro é
d vt t 12 20 s
0. 6
A potência gasta para transportar uma pessoa será então
5. 145
P1 W1 257, 25 W
t 20
Se um homem sobe a escada em t 10 s, o motor realiza um trabalho sobre ele dado por
W P 1 t 257, 25 10
ou seja,
W 2. 572, 5 J