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Cap. 2 Mecânica da Energia Solução A energia cinética original do carrinho é EC = 1/2 mv 2 = 1/2 x 10 kg x (5 m/s 2 ) = 125 J. O peso do carrinho (w = mg) é 10 kg x 9,8 m/s 2 = 98 N. Queremos que EP = EC, então 98 N x altura = EC = 125 J. Portanto, a altura é 125 J/98 N = 1,28 m. Máquinas Simples Uma máquina é um dispositivo que multiplica uma força às expensas de uma distância. A ENERGIA ainda é conservada nestes dispositivos, mas as máquinas podem reduzir a força necessária para se desempenhar uma tarefa. Uma das máquinas mais simples é a alavanca, que é uma barra rígida apoiada sobre um ponto chamado fulcro (Figura 2.14). Uma força F aplicada em uma ponta da barra levanta a carga A (a força de saída) na outra ponta. A RAZÃO A/F é chamada de "vantagem mecânica" da máquina e é geralmente maior do que 1. Alavancas vêm sendo usadas desde tempos pré-históricos para mover objetos pesados, carregar água e ajudar na construção de casas. Em outro exemplo de alavanca (também mostrado na figura), a carga fica entre o fulcro e a força aplicada, como em um carrinho de mão. Para levantar uma carga pesada, você pode aplicar uma força menor sobre a empunhadura do carrinho; como a energia é esta força será aplicada sobre uma distância maior do que aquela em que a Outra máquina bastante simples é o plano inclinado. Empurrar um carrinho rampa acima é mais fácil do que carregá-lo por uma escada, porque a força aplicada será menor; entretanto, o trabalho realizado será o mesmo. Planos inclinados ou rampas foram provavelmente utilizados na construção das pirâmides do Egito para mover os grandes blocos de pedra até o topo. Figura 2.14 Três tipos de máquinas simples: (a) alavanca; (b) carrinho de mão; (c) plano construção das pirâmides). (c)
62 Energia e Meio Ambiente PROBLEMAS 1. Quanto tempo leva para um carro percorrer uma milha, se estiver se movendo a 40 mph? 2. Se você gritar para o outro lado de um vale e os ecos retornarem em 2 s, a que distância fica o outro lado do vale? (Considere a velocidade do som como 330 m/s.) 3. Em um tubo de televisão, um elétron se move a uma velocidade de 4 x 10 7 m/s. Quanto tempo ele leva para atingir a tela, a 0,5 m de distância? 4. Um navio é capaz de manter uma velocidade média de 30 km/h em uma viagem oceânica. Que distância o navio percorrerá em quatro dias? 5. Um pássaro leva dois minutos para percorrer 350 m. Que distância ele irá cobrir em 10 s, supondo-se um movimento uniforme? 6. Um carro acelera a uma taxa constante de 4 m/s 2 a partir do repouso. Determine sua velocidade após 6 s. 7. Uma força líquida de 10 N é aplicada sobre um bloco de 3 kg repousando sobre uma superfície lisa e plana. Determine a velocidade do bloco após 9 I (Dica: encontre primeiro a aceleração.) 8. Um carro de 1.300 kg sofre a ação de uma força de 3.900 N. Após 100 m, qual será sua energia cinética e sua velocidade?
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Tabela 3.4 CONVERSÕES E EQUIVALÊN
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