Exercício de Física sobre Impulso, Quantidade de Movimento e Trabalho de uma Força.

(Aprendiz de Marinheiro - CPAEAM/2017) Em um teste de aceleração, um determinado automóvel, cuja massa total é igual a 1000 kg, teve sua velocidade alterada de 0 a 108 km/h, em 10 segundos.  Nessa situação, pode-se afirmar que a força resultante que atuou sobre o carro e o trabalho realizado por ela valem, respectivamente:

a) 3000 N e 500 kJ
b) 3000 N e 450 kJ
c) 2000 N e 500 kJ
d) 2000 N e 450 kJ
e) 1000 N e 450 kJ

Solução:

Em primeiro lugar temos que  Impulso    I = F · Δt
Impulso também é igual a variação da quantidade de movimento.
I = Δ Q = Qf - Qi = m·vf  -  m·vi = m(vf-vi)

Podemos finalmente escrever que F·Δt = m(vf-vi)

Temos que F = ?
Δt = 10 s
m = 1000 kg
vf  =  30 m/s   ( os 108 km / h precisam ser convertidos para m/s, basta dividir por 3,6)
vi = 0 m/s

F · 10 =  1000 ( 30 - 0)
F = 100 · 30 = 3000 Newtons

Para descobrir o trabalho da força resultante, vamos calcular 

Trabalho = ΔE cinética = Energia Cinética Final - Energia Cinética Inicial

Energia Cinética = (1/2)  (m·v²)

T = (1/2)  (1 000 · 30²)  -  (1/2)  (1 000 · 0²)
T = (1/2) (1 000 · 900) - 0 = 450 000 Joules  =  450 kJ

Logo, a alternativa correta é a letra B.  Força = 3.000 N e Trabalho  = 450 kJ.

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Um abraço e até o próximo.