SECRETARIA DE SEGURANÇA PÚBLICA/SECRETARIA DE EDUCAÇÃO

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1 DISCIPLINA: FÍSICA SECRETARIA DE SEGURANÇA PÚBLICA/SECRETARIA DE EDUCAÇÃO POLÍCIA MILITAR DO ESTADO DE GOIÁS COMANDO DE ENSINO POLICIAL MILITAR COLÉGIO DA POLÍCIA MILITAR UNIDADE POLIVALENTE MODELO VASCO DOS REIS PROFESSOR: ELIESER GOUVEIA TURMA: 2º ANO: ALUNO(A): Nº: ENERGIA ENERGIA Podemos definir energia como sendo a propriedade que determinado corpo ou sistema possui que lhe permite realizar trabalho. Assim, um corpo ou sistema qualquer que realiza ou é capaz de realizar trabalho, possui energia. Exemplos: - ao receber uma força do motor um carro sofre um deslocamento realizando trabalho e transformando energia química (do combustível) em energia mecânica (movimento). Tipos de Energia 1 BIMESTRE LISTA - TEORIA 1 Energia Mecânica é composta da energia cinética e da energia potencial. Energia Cinética é a energia que um corpo possui quando está em movimento, pois nesse caso é capaz de realizar trabalho, efetuando um deslocamento ou produzindo uma deformação em outro corpo. Energia Potencial é a energia que um corpo possui armazenada quando se encontra numa determinada posição e que pode ser liberada transformando-se em outro tipo de energia. Assim, quando um corpo se encontra em determinada altura ele possui energia potencial gravitacional armazenada e que liberada, pode adquirir energia cinética ao cair e entrar em movimento. - ao fazer um esforço físico, por exemplo, ao levantar um peso, você estará realizando trabalho e gastando energia proveniente dos alimentos, que por sua vez a recebem do Sol que é de onde vem toda energia da Terra. A energia do Sol é devido às fusões nucleares em seu interior. Um corpo preso a uma mola comprimida possui energia potencial elástica armazenada e que pode se transformar em energia cinética quando a mola for distendida e fizer o corpo entrar em movimento. Energia elétrica Como toda energia é a propriedade que um sistema possui de realizar trabalho, podemos definir energia elétrica como a capacidade de uma corrente elétrica de realizar trabalho, como por exemplo, um carrinho se deslocando através de um motor elétrico Esses diferentes tipos de energia podem ser transformados de uma modalidade em outra, por meio de processos naturais ou artificiais e que obedecem a um dos princípios mais importantes da Física e que é válido sempre - o princípio da conservação da energia. A energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada (energia elétrica em mecânica), uma lâmpada sendo acesa ao ser percorrida por uma corrente elétrica (energia elétrica e luminosa e térmica) ou uma corrente elétrica percorrendo a resistência de um chuveiro (energia elétrica em térmica), etc.

2 Energia Térmica - trata-se de uma forma de energia que está associada à temperatura de um corpo onde seus átomos estão em constante movimento de agitação, ao qual denominamos vibração térmica, que é responsável pela energia térmica do corpo. Quanto maior a agitação térmica, maior será o movimento vibratório dos átomos e consequentemente maior será sua temperatura que é o que ocorre, por exemplo, com a resistência elétrica de um chuveiro que, ao ser percorrida por uma corrente necessária para as nossas atividades e as dos animais - base da vida no nosso planeta. elétrica, aumenta o movimento vibratório de seus átomos, ficando incandescente e liberando calor (energia elétrica em térmica). Energia Química é aquela que é liberada numa reação química, proveniente da quebra de ligações entre átomos. Assim, quando ligamos o motor de um carro, a energia química da bateria se transforma em energia elétrica, que produzirá trabalho fazendo girar o motor. Após o carro entrar em movimento, parte da energia potencial química da gasolina se transformará em energia cinética e Sem a energia luminosa do Sol e sem a sua transformação química pela fotossíntese (liberação do oxigênio na atmosfera e absorção do dióxido de carbono da mesma), não haveria alimento nem ar respirável para todas as formas de vida da Terra, que seria um planeta sem vida. Energia Sonora é transmitida através das ondas sonoras que são ondas mecânicas (necessitam de um meio material para se propagar) longitudinais (a direção de vibração coincide com a direção de propagação). Não se propagam no vácuo. São produzidas por qualquer movimento vibratório e expandem-se no espaço (três dimensões) por meio de compressões e rarefações, até chegarem aos nossos ouvidos, onde os tímpanos, por ressonância, são induzidos a vibrar com a mesma freqüência da fonte e nos causam a sensação fisiológica do som. moverá os pistões que fazem as rodas girarem, colocando o carro em movimento e parte será dissipada sob forma de térmica e sonora. Energia Luminosa - A energia liberada pelo Sol propaga-se no espaço por meio de radiações eletromagnéticas das quais a luz é uma delas. Somente pequena parcela da energia luminosa que chega à Terra, por meio da fotossíntese, se transforma em energia necessária às funções vitais dos vegetais que por sua vez nos fornecem os alimentos que entram na nossa constituição celular e também nos fornecem a energia A faixa média de freqüências audíveis para um ouvido humano normal varia de 20Hz até Hz. Ondas com freqüências inferiores a 20Hz são os infra-sons e superiores a Hz são os ultra-sons. As ondas infra-sônicas e ultra-sônicas não são audíveis pelo ouvido humano. Os ultra-sons podem ser ouvidos por certos animais como morcego e o cão e também utilizados na medicina (ecocardiografia, ultra-sonografia obstétrica, etc).

3 Energia Solar é a energia liberada quando ocorre a fusão nuclear do hidrogênio ou fissão de núcleos atômicos de átomos de minerais altamente radioativos, como por exemplo, o urânio, plutônio ou tório. 7. Barragens que represam as águas dos rios formando lagos artificiais que, através de desníveis hidráulicos naturais ou artificiais efetuam a captação e condução da água até a turbina. 8. Na central elétrica a água faz a turbina girar, que por sua vez aciona o gerador, produzindo assim, energia elétrica. Essa energia elétrica, através da torre de transmissão é transportada pelas linhas de transmissão até o consumidor. A fissão nuclear é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada na geração de energia elétrica em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países com poucos recursos hídricos. EXERCÍCIOS 01- Na figura a seguir está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. O que você deve saber : A energia não pode ser criada ou destruída, somente transformada A quantidade total de energia antes das transformações é sempre igual à quantidade total de energia depois das transformações.,, Observe atentamente o esquema abaixo que mostra, por processos naturais e artificiais de que maneira a energia solar se transforma em energia elétrica. Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina. b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água. c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento. d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água. e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água. 02- No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere duas delas: 1. A energia solar aquece as águas do oceano 2. A energia solar se transforma em térmica, aquecendo as águas do mar que se vaporizam. 3. O vapor de água sobe 4. O vapor de água esfria, se condensa na forma de gotículas e forma as nuvens 5. O vapor de água sob a forma de nuvens, é transportado para o continente se condensa, as gotas ficam pesadas e caem sob a forma de chuva. 6. Certa quantidade das águas da chuva é coletada pelo solo aumentando o volume dos rios e lagos. O resto retorna ao oceano pelos rios. I. cinética em elétrica II. potencial gravitacional em cinética Analisando o esquema a seguir, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre: a) I - a água no nível h e a turbina, II - o gerador e a torre de distribuição. b) I - a água no nível h e a turbina, II - a turbina e o gerador. c) I - a turbina e o gerador, II - a turbina e o gerador. d) I - a turbina e o gerador, II - a água no nível h e a turbina. e) I - o gerador e a torre de distribuição, II - a água no nível h e a turbina.

4 03- A energia térmica liberada em processos de fissão nuclear pode ser utilizada na geração de vapor para produzir energia mecânica que, por sua vez, será convertida em energia elétrica. Abaixo está representado um esquema básico de uma usina de energia nuclear. A partir do esquema são feitas as seguintes afirmações: I. a energia liberada na reação é usada para ferver a água que, como vapor a alta pressão, aciona a turbina. II. a turbina, que adquire uma energia cinética de rotação, é acoplada mecanicamente ao gerador para produção de energia elétrica. III. a água depois de passar pela turbina é pré-aquecida no condensador e bombeada de volta ao reator. Dentre as afirmações acima, somente está(ão) correta(s): a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. 04- O setor de transporte, que concentra uma grande parcela da demanda de energia no país, continuamente busca alternativas de combustíveis. Investigando alternativas ao óleo diesel, alguns especialistas apontam para o uso do óleo de girassol, menos poluente e de fonte renovável, ainda em fase experimental. Foi constatado que um trator pode rodar, NAS MESMAS CONDIÇÕES, mais tempo com um litro de óleo de girassol, que com um litro de óleo diesel. Essa constatação significaria, portanto, que usando óleo de girassol, a) o consumo por km seria maior do que com óleo diesel. b) as velocidades atingidas seriam maiores do que com óleo diesel. c) o combustível do tanque acabaria em menos tempo do que com óleo diesel. d) a potência desenvolvida, pelo motor, em uma hora, seria menor do que com óleo diesel. e) a energia liberada por um litro desse combustível seria maior do que por um de óleo diesel. 05- O princípio da conservação da energia constitui uma das grandes generalizações científicas elaboradas no século XIX. A partir dele, todas as atividades humanas passaram a ter um denominador comum a energia. Com base na compreensão desse princípio, relacione os objetos ou fenômenos numerados de 1 a 5, com as transformações de energia correspondentes, abaixo deles. (1) No movimento de uma pessoa que escorrega num tobogã. (2) Um secador de cabelos possui um ventilador que gira e um resistor que se aquece quando o aparelho é ligado à rede elétrica. (3) Um automóvel em que a bateria constitui a fonte de energia para ligar o motor de arranque, acender os faróis e tocar a buzina, etc. (4) Na usina hidroelétrica, onde a queda-d agua armazenada em uma represa passa pela tubulação fazendo girar uma turbina e seu movimento de rotação é transmitido a um gerador de eletricidade. (5) Na usina térmica, onde a queima do carvão ou petróleo (óleo combustível) provoca a vaporização da água contida em uma caldeira. Esse vapor, em alta pressão, faz girar uma turbina e essa rotação é transmitida ao gerador de eletricidade. ( ) A energia elétrica transforma-se em energia de movimento (cinética) e térmica. ( ) A energia potencial transforma-se em energia cinética e térmica. ( ) A energia potencial de interação gravitacional transforma-se em energia cinética, que se transforma em elétrica. ( ) A energia potencial química transforma-se em energia de movimento (ou cinética) em luminosa e em sonora. ( ) A energia potencial química transforma-se em energia térmica, que se transforma em cinética e, por sua vez, transforma-se em elétrica.

5 06-Observe a situação descrita na tirinha a seguir. 08- Assim que o menino lança a flecha, há transformação de um tipo de energia em outra. A transformação, nesse caso, é de energia a) potencial elástica em energia gravitacional. b) gravitacional em energia potencial. c) potencial elástica em energia cinética. d) cinética em energia potencial elástica. e) gravitacional em energia cinética. 07-A figura a seguir ilustra uma gangorra de brinquedo feita com uma vela. A vela é acesa nas duas extremidades e, inicialmente, deixa-se uma das extremidades mais baixa que a outra. A combustão da parafina da extremidade mais baixa provoca a fusão. A parafina da extremidade mais baixa da vela pinga mais rapidamente que na outra extremidade. O pingar da parafina fundida resulta na diminuição da massa da vela na extremidade mais baixa, o que ocasiona a inversão das posições. Assim, enquanto a vela queima, oscilam as duas extremidades. - A mochila tem uma estrutura rígida semelhante à usada por alpinistas. - O compartimento de carga é suspenso por molas colocadas na vertical. - Durante a caminhada, os quadris sobem e descem em média cinco centímetros. A energia produzida pelo vai-evem do compartimento de peso faz girar um motor conectado ao gerador de eletricidade. Com o projeto de mochila ilustrado na figura 1, pretende-se aproveitar, na geração de energia elétrica para acionar dispositivos eletrônicos portáteis, parte da energia desperdiçada no ato de caminhar. As transformações de energia envolvidas na produção de eletricidade enquanto uma pessoa caminha com essa mochila podem ser esquematizadas conforme ilustrado na figura 2. As energias I e II, representadas no esquema anterior, podem ser identificadas, respectivamente, como a) cinética e elétrica. b) térmica e cinética. c) térmica e elétrica. d) sonora e térmica. e) radiante e elétrica. Nesse brinquedo, observa-se a seguinte seqüência de transformações de energia: a) energia resultante de processo químico e energia potencial gravitacional e energia cinética b) energia potencial gravitacional e energia elástica e energia cinética c) energia cinética e energia resultante de processo químico e energia potencial gravitacional d) energia mecânica e energia luminosa e energia potencial gravitacional e) energia resultante do processo químico e energia luminosa e energia cinética 09-Leia o texto a seguir. PEI XES ENSINAM COMO GERAR ELETRICIDADE EM ÁGUAS CALMAS Vibrações induzidas por vórtices são ondulações que um objeto redondo ou cilíndrico induz no fluxo de um fluido, seja este a água ou o ar. A presença do objeto induz mudanças no fluxo do fluido, criando redemoinhos ou vórtices, que se formam em um padrão nos lados opostos do objeto. Os vórtices empurram e puxam o objeto para a direita e para a esquerda, perpendicularmente à corrente. Atualmente, há um equipamento, batizado de Vivace, que é capaz de gerar eletricidade utilizando cursos de água que se movimentam a pouco mais de 3 km/h.

6 A simples presença do Vivace, na corrente de água, cria vórtices alternados acima e abaixo dele. Os vórtices empurram e puxam o cilindro para cima e para baixo ao longo de suas molas. Essa energia mecânica é utilizada para acionar um gerador que produz a eletricidade. Os peixes fazem isso o tempo todo, usando as forças dos vórtices para se moverem de forma eficiente. interação da luz do Sol com certos semicondutores, tal como o silício presente no painel fotovoltaico. Essa energia é confiável e silenciosa, pois não existe movimento mecânico. O movimento dos elétrons forma eletricidade de corrente direta e o elemento principal é a célula solar. Várias células são conectadas para produzir um painel fotovoltaico e muitos painéis conectados formam um "array" ou módulo fotovoltaico. (NOGUEIRA Jr., Milton P. - Energia Solar Fotovoltaica. A- daptado) Um agrupamento de trinta painéis retangulares de dimensões 0,92 m por 2,0 m, cada um, forma um módulo fotovoltaico como descrito anteriormente. A potência elétrica gerada por esse módulo é, em watts, ( a.php?artigo=peixes-ensinam-como-gerar-eletricidadeem-aguascalmas adaptado. Acesso em ) a) b) c) d) e) De acordo com o texto são feitas as seguintes afirmações: I. Os vórtices são ondulações que podem ser utilizadas em meios aquáticos como rios, marés e cachoeiras. II. O processo de transformação de energia, que ocorre no gerador, é de energia cinética em energia elétrica. III. Essa nova forma de exploração de energia depende apenas das vibrações induzidas pelos redemoinhos, não dependendo de ondas, marés ou quedas d água. É correto o que se afirma em a) II, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III 10- Nos últimos anos, a energia solar fotovoltaica tem provido energia elétrica para várias aplicações. Sua utilização vai desde satélites artificiais até residências e aldeias onde não há eletrificação. Diferente dos sistemas solares para aquecimento de água, os sistemas fotovoltaicos (FV) não utilizam calor para produzir eletricidade. A tecnologia FV produz eletricidade diretamente dos elétrons liberados pela

7 11- As fontes de energia que utilizamos são chamadas de renováveis e não renováveis. As renováveis são aquelas que podem ser obtidas por fontes naturais capazes de se recompor com facilidade em pouco tempo, dependendo do material do combustível. As não renováveis são praticamente impossíveis de se regenerarem em relação à escala de tempo humana. Elas utilizam-se de recursos naturais existentes em quantidades fixas ou que são consumidos mais rapidamente do que a natureza pode produzi-los. A seguir, temos algumas formas de energia e suas respectivas fontes. Assinale a alternativa que apresenta somente as formas de energias renováveis. a) solar, térmica e nuclear. b) maremotriz, solar e térmica. c) hidráulica, maremotriz e solar. d) eólica, nuclear e maremotriz. e) hidráulica, térmica e nuclear. 12-Um painel de energia solar de área igual a 1 m 2 produz cerca de 0,5 kw.h por dia. Pensando nisso, um consumidor interessado nessa fonte de energia resolveu avaliar sua necessidade de consumo diário, que está listada na tabela abaixo. A partir desses dados, o número mínimo de painéis solares que esse consumidor precisa adquirir para fazer frente às suas necessidades de consumo diário de energia é a) 5 b) 10 c) 15 d) 20 e) 25