Estime, em MJ, a energia cinética do conjunto, no instante em que o navio se desloca com velocidade igual a 108 km h.

Transcrição

1 1. (Uerj 016) No solo da floresta amazônica, são encontradas partículas ricas em 1 fósforo, trazidas pelos ventos, com velocidade constante de 0,1m s, desde o deserto do Saara. Admita que uma das partículas contenha,0% em massa de fósforo, o que equivale a 15 1, 10 átomos desse elemento químico. A energia cinética de uma dessas partículas, em joules, ao ser trazida pelos ventos, equivale a: (Dado: MP 1g) 10 a) 0, b) 1, c), d), (Uerj 016) Atualmente, o navio mais rápido do mundo pode navegar em velocidade superior a 100 km h. Em uma de suas viagens, transporta uma carga de 1000 passageiros e 150 carros. Admita, além da massa do navio, de kg, os seguintes valores médios m para as demais massas: m m passageiro carro: 1000 kg : 70 kg Estime, em MJ, a energia cinética do conjunto, no instante em que o navio se desloca com velocidade igual a 108 km h.. (Enem 015) Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km h.

2 Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de W m, que o carro solar possua massa de 00 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m e rendimento de 0%. Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km h é um valor mais próximo de a) 1,0 s. b) 4,0 s. c) 10 s. d) s. e) 00 s. 4. (Uerj 015) Um carro, em um trecho retilíneo da estrada na qual trafegava, colidiu frontalmente com um poste. O motorista informou um determinado valor para a velocidade de seu veículo no momento do acidente. O perito de uma seguradora apurou, no entanto, que a velocidade correspondia a exatamente o dobro do valor informado pelo motorista. Considere Ec 1 a energia cinética do veículo calculada com a velocidade informada pelo motorista e Ec aquela calculada com o valor apurado pelo perito. Ec1 A razão Ec corresponde a:

3 a) 1 b) 1 4 c) 1 d) 5. (Uerj 01) Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 6 m, aplicando uma força F de mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico abaixo representa a variação da intensidade de F, em newtons, em função do deslocamento d, em metros. Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a: a) 117 b) 10 c) 14 d) (Enem 011) Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura:

4 Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja conservada, é necessário que a) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica representada na etapa IV. b) a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV. c) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III. d) a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV. e) a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III. 7. (Uerj 010) Um objeto é deslocado em um plano sob a ação de uma força de intensidade igual a 5 N, percorrendo em linha reta uma distância igual a m. Considere a medida do ângulo entre a força e o deslocamento do objeto igual a 15º, e T o trabalho realizado por essa força. Uma expressão que pode ser utilizada para o cálculo desse trabalho, em joules, é T= 5 x x sen. Nessa expressão, equivale, em graus, a: a) 15 b) 0

5 c) 45 d) (Enem ª aplicação 010) No nosso dia a dia, deparamo-nos com muitas tarefas pequenas e problemas que demandam pouca energia para serem resolvidos e, por isso, não consideramos a eficiência energética de nossas ações. No global, isso significa desperdiçar muito calor que poderia ainda ser usado como fonte de energia para outros processos. Em ambientes industriais, esse reaproveitamento é feito por um processo chamado de cogeração. A figura a seguir ilustra um exemplo de cogeração na produção de energia elétrica. Em relação ao processo secundário de aproveitamento de energia ilustrado na figura, a perda global de energia é reduzida por meio da transformação de energia a) térmica em mecânica. b) mecânica em térmica. c) química em térmica. d) química em mecânica. e) elétrica em luminosa. 9. (Uerj 009) Em um supermercado, um cliente empurra seu carrinho de compras passando pelos setores 1, e, com uma força de módulo constante de 4 newtons, na mesma direção e mesmo sentido dos deslocamentos. Na matriz A a seguir, cada elemento a ij indica, em joules, o trabalho da força que o

6 cliente faz para deslocar o carrinho do setor i para o setor j, sendo i e j elementos do conjunto {1,, }. Ao se deslocar do setor 1 ao, do setor ao e, por fim, retornar ao setor 1, a trajetória do cliente descreve o perímetro de um triângulo. Nessas condições, o cliente percorreu, em metros, a distância de: a) 5 b) 40 c) 45 d) (Pucrj 015) Um elevador de 500 kg deve subir uma carga de,5 toneladas a uma altura de 0 metros, em um tempo inferior a 5 segundos. Qual deve ser a potência média mínima do motor do elevador, em watts? Considere: g 10 m / s a) b) c) 4 10 d) 7,5 10 e) 1,5 10

7 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] Calculando a massa da partícula, considerando que a massa de fósforo corresponde a % dessa massa átomos 1 g 15 11, m,1 10 g 15 1, 10 átomos m m,110 kg. Calculando a energia cinética: 9 1 mv, E c Ec 1,55 10 J. Resposta da questão : Para calcular a energia cinética do conjunto, é necessário saber a massa total do mesmo. Para isso, pode-se escrever: mt mnavio mpassageiro mcarro mt mt 6,7 10 kg Calculando o valor da energia cinética, tem-se: c T E m v 6,7 10,6 c c 6 E 01,5 10 J E 01,5 MJ Resposta da questão :

8 [D] A intensidade de uma radiação é dada pela razão entre a potência total área de captação (A), como sugerem as unidades. (P T ) captada e a Dados: I W/m ; A 9 m ; m 00 kg; v 0; v 108 km/h 0 m/s; η 0%. 0 PT I PT I A PT W. A Calculando a potência útil T (P U) : PU η PU 0% PT 0, PU.700 W. P A potência útil transfere energia cinética ao veículo. v 0 m v P U Δt Δt, s. Δt.700 Resposta da questão 4: [B] mv Ec 1 m v mv Ec Ec 4 Ec1 1. Ec 4 Resposta da questão 5: [D]

9 No triângulo OAB: a b 6 a b 676. (I) No triângulo OAC: a 8 h. (II) No triângulo ABC: b 18 h. (III) Substituindo (II) e (III) em (I): 8 h 18 h 676 h 88 h 144 h 1 m. O trabalho da força F pela força F W é numericamente igual à área entre a linha do gráfico e o eixo do deslocamento. 6 1 W F WF 156 J. Resposta da questão 6: [C] Pela conservação da energia mecânica, toda energia cinética que o atleta adquire na etapa I, é transformada em energia potencial na etapa III, quando ele praticamente para no ar. OBS: Cabe ressaltar que o sistema é não conservativo (incrementativo), pois no esforço para saltar, o atleta consome energia química do seu organismo, transformando parte em energia mecânica, portanto, aumentando a energia mecânica do sistema. Resposta da questão 7: [D] Dados: F = 5 N; d = m; = 15.

10 O enunciado nos permite construir a figura abaixo. O trabalho de uma força é dado pelo trabalho de sua componente paralela ao deslocamento. Assim, na figura: T = F d cos. Porém, e são complementares. Então: sen = cos. Portanto: T = F d cos = F d sen. Substituindo os valores dados: T = 5 sen 75. Ou seja: = 75. Resposta da questão 8: [A] Como no processo secundário de aproveitamento de energia, o calor é usado na formação de vapor aquecido para mover as turbinas, temos, então, transformação de energia térmica em energia mecânica. Resposta da questão 9: [C] Resolução Do setor 1 ao. W = F.d

11 40 = 4.d d = 10 m Do setor ao. W = F.d 80 = 4.d d = 0 m Do setor ao 1. W = F.d 60 = 4.d d = 15 m A distância total é de = 45 m Resposta da questão 10: [C] A potência mecânica P é a razão entre o trabalho W e o tempo t em realizá-lo. W P t Mas o trabalho para erguer uma determinada massa é dado pelo produto da massa, aceleração da gravidade e altura deslocada, em módulo. W m g h Logo, temos: W m gh 500 kg,5 10 kg 10 m / s 0 m P 4 10 W t t 5 s