1. trabalho e energia

Física Geral Experimental Física Geral Experimental IIIIProfessor João Paulo de Castro Costajoaopc@pitagoras.com.br

joaopaulo_fisico@yahoo.com.br

Bibliografia Adotada

HALLIDAY, D.; RESNICK, R., WALKER, J. Fundamentos da Física – Mecânica. Vol. 1, 8ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

TIPLER, P.A.; MOSCA,G. Física para Cientistas e Engenheiros: Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica. Vol.1, 5ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006

HEWITT, P.G. Física Conceitual. 9ª Ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.

Visão Geral da DisciplinaVisão Geral da DisciplinaA Física Geral Experimental I1 é

uma disciplina quantitativa e experimental, que pertence ao núcleo de conteúdos básicos dos cursos das áreas de exatas. As aulas práticas são realizadas no Laboratório de Física

CompetênciasCompetências Ao cursarem esta disciplina, espera-se que os

alunos tenham adquirido previamente uma compreensão básica de Matemática (números, potenciação, regra de três, funções – equações e gráficos), Física I (cinemática e Leis de Newton) e Cálculo (derivação e integração simples).

Ao final do curso, espera-se que os alunos estejam mais familiarizados com o uso de instrumentos de medida, tenham desenvolvido habilidade na confecção de relatórios e que sejam capazes de relacionar os diversos problemas da sua profissão com os conceitos de Física.

Além disso, o conteúdo desta disciplina contribuirá para um melhor entendimento de outras disciplinas dos cursos das áreas de exatas, como as demais Físicas, Mecânica Geral, Resistência dos Materiais, Fenômenos de Transportes, Estática das Estruturas, Teoria das Estruturas, Termodinâmica, etc.

Contrato DidáticoContrato DidáticoComunicação e envio de materiaisResolução dos ExercíciosDisciplina da Turma (conversa

paralela, celular)CronogramaFreqüênciaAtividades Avaliativas em grupo na

sala de aula e no Laboratório (30 pontos)

Avaliações Individuais (70 pontos)Avaliação de 2ª Chamada

TrabalhoTrabalhoAo aplicarmos uma força em um

corpo e este sofrer um deslocamento, houve realização de trabalho.

Trabalho realizado a uma Trabalho realizado a uma força constanteforça constante

ττ = F. = F.ΔΔxx.cos.cosθθ

Exemplo 01Exemplo 01 Um homem desloca uma caixa de massa 20 kg, ao

longo de uma superfície com coeficiente de atrito cinético 0,1, numa trajetória de um ponto A até um ponto B, distantes em 80 cm, através de uma corda, com uma força constante de 100N como mostra a figura abaixo:

Se θ = 60°, determine:a) O trabalho da força exercida pelo homem.b) O trabalho realizado pela força de atrito.c) O trabalho total realizado para movimentar a caixa.

Trabalho de uma força Trabalho de uma força variávelvariávelQuando a força que atua no

corpo durante o deslocamento tem intensidade variável, o trabalho é dado por:

∫ F(x) dx

Gráfico F x XGráfico F x XA área do gráfico força em

função do deslocamento é numericamente igual ao trabalho realizado pela força

Exemplo 02Exemplo 02Uma partícula de massa 2 kg move-se em uma

superfície sem atrito sob a ação de uma força, em N, que varia com a posição, em m, segundo a função F(x) = 4x² + 2x. Determine o trabalho realizado pela força no deslocamento de x = 0 a x = 5,0 m.

Energia CinéticaEnergia Cinética

A variação da energia cinética de uma partícula é igual ao trabalho realizado pela força sobre ela.

Teorema Trabalho x Energia Teorema Trabalho x Energia CinéticaCinética

ττ = = ΔΔEEcc

Exemplo 03Exemplo 03

Exemplo 04Exemplo 04Uma partícula de massa 2kg desloca-se em

uma trajetória retilínea de acordo com a equação:

x=2t³ + 3.Determine o trabalho realizado pela partícula

no intervalo de 0 a 4 segundos.

Energia Potencial Energia Potencial GravitacionalGravitacionalEnergia armazenada em um corpo devido à sua posição no campo gravitacional, em relação a um nível de referência

Epg = m.g.h

Exemplo 05Exemplo 05Um bloco de massa 200g desce

deslizando sobre a superfície, sem atrito, mostrada na figura a seguir:

Determine o trabalho realizado pela força peso para deslocar o bloco do ponto A ao ponto B.

CONSERVAÇÃCONSERVAÇÃO DA ENERGIA O DA ENERGIA

MECÂNICAMECÂNICA

CONSERVAÇÃO DA ENERGIA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICAMECÂNICA

Denomina-se energia mecânica de um sistema, a soma das energias cinética e potencial.

Se não houver dissipação de energia, a energia mecânica do sistema se conserva, isto é, a energia mecânica inicial é igual a energia mecânica final.

EmA = EmB = EmC

Exemplo 01Exemplo 01Uma pequena esfera maciça, presa à extremidade de

um fio leve e inextensível, é posta a oscilar, como mostra a figura adiante.

Se v é a velocidade da esfera na parte mais baixa da trajetória e g a aceleração da gravidade, a altura máxima h que ela poderá alcançar, em relação à posição mais baixa, será dada por:

Exemplo 02Exemplo 02Um carrinho de massa m = 300 kg percorre

uma montanha russa cujo trecho BCD é um arco de circunferência de raio R = 5,4 m, conforme a figura adiante. A velocidade do carrinho no ponto A é vA = 12 m/s. Desprezando o atrito, determine a velocidade do carrinho ao passar pelo ponto C.

Exemplo 03Exemplo 03Um bloco de massa m desliza sem atrito sobre

a superfície indicada na figura a seguir.

Se g é a aceleração da gravidade, qual a velocidade mínima v que deve ter para alcançar a altura h?

Exemplo 04Exemplo 04 Um bloco é solto no ponto A e

desliza sem atrito sobre a superfície indicada na figura a seguir. Com relação ao bloco, podemos afirmar:

a) A energia cinética no ponto B é menor que no ponto C;

b) A energia cinética no ponto A é maior que no ponto B;

c) A energia potencial no ponto A é menor que a energia cinética no ponto B;

d) A energia total do bloco varia ao longo da trajetória ABC;

e) A energia total do bloco ao longo da trajetória ABC é constante.

Exemplo 05Exemplo 05Um corpo de massa 6,0 kg se move livremente

no campo gravitacional da Terra. Sendo, em um dado instante, a energia potencial do corpo em relação ao solo igual a 2,5.103 J e a energia cinética igual a 2,0.102 J, a velocidade do corpo ao atingir o solo, em m/s, vale

a) 10b) 20c) 30d) 40e) 50

Exemplo 06Exemplo 06Um esquiador de massa m = 70 kg parte do repouso no

ponto P e desce pela rampa mostrada na figura. Suponha que as perdas de energia por atrito são desprezíveis e considere g = 10 m/s².

Determine a energia cinética e a velocidade do esquiador quando ele passa pelo ponto Q, que está 5,0 m abaixo do ponto P, são respectivamente.