Sobre o tema
O trabalho realizado por um corredor durante uma prova de velocidade está diretamente relacionado à variação de sua energia cinética. No caso de Usain Bolt, ao acelerar dos 0 aos 12 m/s nos primeiros 30 metros, a força muscular aplicada realiza trabalho, convertendo energia química em movimento. Pelo teorema trabalho-energia cinética, o trabalho total é igual à variação da energia cinética, que depende da massa e do quadrado da velocidade. Esse conceito é fundamental na mecânica clássica e ajuda a entender o desempenho atlético, relacionando grandezas mensuráveis como massa e velocidade com a energia envolvida no movimento.
Tópicos relacionados
- Teorema trabalho-energia cinética
- Cálculo do trabalho a partir da variação de energia cinética
- Movimento uniformemente variado (MUV) em corridas
- Relação entre força, deslocamento e trabalho
Enunciado
Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12 m/s.
Disponível em: http://esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado)
Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:
Alternativas
- A)
5,4 x 10² J.
- B)
6,5 x 10³ J.
- C)
8,6 x 10³ J.
- D)
1,3 x 104 J.
- E)
3,2 x 104 J.
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Perguntas frequentes
O que é o teorema trabalho-energia cinética?
O teorema afirma que o trabalho total realizado sobre um corpo é igual à variação de sua energia cinética. Se a velocidade aumenta, o trabalho é positivo; se diminui, é negativo.
Como calcular o trabalho a partir da energia cinética?
O trabalho é dado por W = ΔEc = (1/2) m v_f² - (1/2) m v_i², onde m é a massa, v_f é a velocidade final e v_i a inicial.
Por que a velocidade aparece ao quadrado no cálculo da energia cinética?
Porque a energia cinética depende da velocidade ao quadrado, o que significa que dobrar a velocidade quadruplica a energia. Isso explica por que acelerações maiores exigem muito mais trabalho.