Tópico 7 – Energia potencial e conservação de energia
1. Você está testando uma nova montanha-russa em um parque de diversões com um carro vazio
de massa de 120 kg. Uma parte da trajetória é uma espira vertical com raio de 12,0 m. No ponto inferior
da espira (ponto A) o carro tem velocidade escalar de 25,0 m/s, e no topo da espira (ponto B) ele tem
velocidade de 8,0 m/s. Enquanto o carro desliza do ponto A para o ponto B, quanto trabalho é realizado
pelo atrito?
2. Você deixa cair um livro de 2,00 kg para uma amiga que está na calçada, a uma distância D =
10,0 m abaixo de você. Se as mãos estendidas da sua amiga estão a uma distância d = 1,5 m acima do
solo, (a) qual é o trabalho WX realizado sobre o livro pela força gravitacional até o livro cair nas mãos
da sua amiga? (b) Qual é a variação ΔU da energia potencial gravitacional do sistema livro-Terra
durante a queda? Se a energia potencial gravitacional U do sistema é considerada nula no nível do
solo, qual é o valor de U (c) quando você deixa cair o livro e (d) quando o livro chega às mãos da sua
amiga? Suponha agora que o valor de U seja 100 J ao nível do solo e calcule novamente (e) Wg, (f)
ΔU, (g) U no ponto onde você deixou cair o livro e (h) U no ponto em que o livro chegou às mãos da
sua amiga.
3. Uma pedra de massa m é arremessada de baixo para cima formando um ângulo 𝜃 acima da
horizontal e não sofre nenhuma resistência significativa do ar. Use a conservação de energia para
mostrar que, no seu ponto mais alto, ela está a uma distância 𝑣0
2(𝑠𝑒𝑛2𝜃)2𝑔
⁄ acima do ponto de onde
foi arremessada. (sugestão: 𝑣0
2= 𝑣0𝑥
2+ 𝑣0𝑦
2)
4. Um queijo de 1,20 kg é colocado sobre uma mola de massa desprezível e constante k = 1800
N/m que está comprimida 15,0 cm. Até que altura acima da posição inicial o queijo se eleva, quando
a mola é libertada? (O queijo não está preso à mola.)
5. Uma bola de neve de 1,50 kg é lançada de um penhasco de 12,5 m de altura. A velocidade
inicial da bola de neve é 14,0 m/s, 41,0º acima da horizontal. (a) Qual é o trabalho realizado sobre a
bola de neve pela força gravitacional durante o percurso até um terreno plano, abaixo do penhasco?
(b) Qual é a variação da energia potencial do sistema bola de neve-Terra durante o percurso? (c) Se a
energia potencial gravitacional é tomada como nula na altura do penhasco, qual é o seu valor quando
a bola de neve chega ao solo?
6. Um pêndulo é formado por uma pedra de 2,0 kg oscilando na extremidade de uma corda de 4,0
m de comprimento e massa desprezível. A pedra tem uma velocidade de 8,0 m/s ao passar pelo ponto
mais baixo da trajetória. (a) Qual é a velocidade da pedra quando a corda forma um ângulo de 60º com
a vertical? (b) Qual é o maior ângulo com a vertical que a corda assume durante o movimento da
