4) Numa montanha-russa, um carrinho de 300 kg de massa é abandonado do repouso de um ponto A, que está a 5 m de altura (dado: g = 10 m/s²).

Transcrição

1 Trabalho, energia e potência 1) Dois corpos, A e B, de massas diferentes, se deslocam em linha reta com velocidades iguais. Sabendo-se que a massa do corpo A é duas vezes maior do que a massa do corpo B, a energia cinética do corpo A é (A) duas vezes maior do que a do corpo B. (B) duas vezes menor do que a do corpo B. (C) quatro vezes maior do que a do corpo B. (D) quatro vezes menor do que a do corpo B. 2) Duas bolas de massas diferentes são arremessadas verticalmente para cima com uma mesma velocidade inicial e num mesmo instante. Nessa situação, a resistência do ar pode ser desprezada. Em relação à situação descrita, são feitas as afirmativas: I. As energias potenciais gravitacionais das bolas, em relação ao chão, aumentam, à medida que elas sobem. II. A energia potencial gravitacional da bola de maior massa é, em cada instante, igual à energia potencial gravitacional da outra bola. III. A energia potencial gravitacional da bola de menor massa é a mesma, tanto na subida quanto na descida, quando ela passa por uma mesma posição. 4) Numa montanha-russa, um carrinho de 300 kg de massa é abandonado do repouso de um ponto A, que está a 5 m de altura (dado: g = 10 m/s²). Supondo-se que o atrito seja desprezível, assinale a CORRETA. (A) A velocidade no ponto B é mínima. (B) O corpo atinge o ponto B com velocidade de 10 m/s. (C) A energia potencial gravitacional é de 12000J no ponto A. (D) A energia potencial gravitacional é de 15000J no ponto C. 5) Um corpo de massa m se movimenta num campo de forças conservativo. Sua energia mecânica é igual a 600J e o gráfico da sua energia potencial é Estão CORRETAS as afirmativas (A) I e II, apenas. (B) I e III, apenas. (C) II e III, apenas. (D) I, II e III. 3) Quatro molas foram testadas em laboratório, a fim de se determinar aquela que possui o maior valor de constante elástica. O teste consistiu em aplicar a mesma força sobre as quatro molas e medir as respectivas deformações. Os resultados obtidos estão representados na ilustração a seguir. A constante elástica de maior valor pertence à mola de número (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 Nessas condições, é CORRETO afirmar que (A) no ponto de abscissa x=28m a energia potencial é 200J. (B) no ponto de abscissa x=0 a energia potencial é 600J. (C) no ponto de abscissa x=28m a energia potencial é máxima e a cinética é nula. (D) no ponto de abscissa x=16m a energia cinética é nula e a energia potencial é máxima. 6) Uma bola é arremessada verticalmente para baixo, do alto de um edifício. No ponto de lançamento, a bola possui uma energia potencial E p = 10 J e uma energia cinética E c = 5 J. A resistência do ar no local da experiência não pode ser desprezada. Na metade da altura, a energia potencial é (A) igual a 15 J. (B) menor que 5,0 J. (C) igual a 5,0 J. (D) igual a 10 J. (E) maior que 15 J.

2 7) Uma empilhadeira elétrica transporta do chão até uma prateleira, a uma altura de 6,0m do chão, um pacote de 120kg. O gráfico ilustra a altura do pacote em função do tempo. A potência aplicada ao corpo pela empilhadeira é Dado: g = 10m/s 2 (A) 120W (B) 360W (C) 720W (D) 1,20kW (E) 2,40kW 8) Uma bomba de 5,0 HP é usada para retirar água de um poço cuja profundidade é 18 metros, sendo g = 10 m/s², 1 HP = 750 W e a densidade da água igual a 1000 kg/m³. Se, em 7 horas de operação, foram retirados litros de água, o rendimento da bomba foi de (A) 50 % (B) 20 % (C) 80 % (D) 60 % 9) Um ciclista desce uma ladeira, com forte vento contrário ao movimento. Pedalando vigorosamente, ele consegue manter a velocidade constante. É CORRETO afirmar que a sua (A) energia cinética está aumentando. (B) energia cinética está diminuindo. (C) energia potencial gravitacional está aumentando. (D) energia potencial gravitacional está diminuindo. (E) energia potencial gravitacional é constante. 10)Uma esfera de massa 0,10kg rola sobre o perfil da montanha russa mostrado na figura abaixo. 11) Daniel e André, seu irmão, estão parados em um tobogã, nas posições mostradas nesta figura: Daniel tem o dobro do peso de André e a altura em que ele está, em relação ao solo, corresponde à metade da altura em que está seu irmão. Em um certo instante, os dois começam a escorregar pelo tobogã. Despreze as forças de atrito. É CORRETO afirmar que, nessa situação, ao atingirem o nível do solo, André e Daniel terão (A) energias cinéticas diferentes e módulos de velocidade diferentes. (B) energias cinéticas iguais e módulos de velocidade iguais. (C) energias cinéticas diferentes e módulos de velocidade iguais. (D) energias cinéticas iguais e módulos de velocidade diferentes. 12) O teste Margaria de corrida em escada é um meio rápido de medida de potência anaeróbica de uma pessoa. Consiste em fazê-la subir uma escada de dois em dois degraus, cada um com 18 cm de altura, partindo com velocidade máxima e constante de uma distância de alguns metros da escada. Quando pisa no 8º degrau, a pessoa aciona um cronômetro, que se desliga quando pisa no 12º degrau. Se o intervalo de tempo registrado para uma pessoa de 70 kg foi de 2,8 s e considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², a potência média avaliada por esse método foi de (A) 180 W. (B) 220 W. (C) 432 W. (D) 500 W. (E) 644 W. 13) Um pai de 70 kg e seu filho de 50 kg pedalam lado a lado, em bicicletas idênticas, mantendo sempre velocidade uniforme. Se ambos sobem uma rampa e atingem um patamar plano, é CORRETO afirmar que, na subida da rampa até atingir o patamar, o filho, em relação ao pai No instante representado, ela se move para baixo (veja seta) com energia cinética igual a 0,10J. Embora o atrito seja muito pequeno, a bola acabará parando na posição: (g=10m/s 2 ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5 (A) realizou mais trabalho. (B) realizou a mesma quantidade de trabalho. (C) possuía mais energia cinética. (D) possuía a mesma quantidade de energia cinética. (E) desenvolveu potência mecânica menor.

3 14) Dois serventes de pedreiro Chico e João erguem baldes de concreto do solo até o segundo andar de um edifício. Chico usa um sistema com duas roldanas uma fixa e uma móvel-, enquanto João usa um sistema como uma única roldana fixa, como mostrado na figura. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, para erguer baldes de mesma massa até uma mesma altura, como velocidade constante, (A) Chico faz a mesma força que João, mas gasta mais energia que ele. (B) Chico faz a mesma força que João, mas gasta menos energia que ele. (C) Chico faz uma força menor que João, mas gasta, aproximadamente, a mesma energia que ele. (D) Chico faz uma força menor que João, mas gasta mais energia que ele. 15) Um bloco de massa 2,0 kg sobe a rampa ilustrada na figura, comprimindo uma mola de constante elástica k = 200 N/m até parar em B. Sabe-se que a velocidade do bloco em A era 8,0 m/s e que não houve quaisquer efeitos dissipativos no trecho entre os pontos A e B. Considerando-se a aceleração da gravidade local igual a 10 m/s², é CORRETO afirmar que a compressão MÁXIMA da mola terá sido (A) 0,60 m. (B) 0,65 m. (C) 0,50 m. (D) 0,80 m. (E) 0,85 m. 16) Uma esfera de massa 0,20 kg presa a um fio ideal de comprimento 0,40 m descreve uma circunferência vertical. No ponto mais baixo da trajetória, a velocidade da esfera é 6 m/s. A força que traciona o fio no ponto mais alto da trajetória é (A) 0 (B) 8 N (C) 10 N (D) 16 N (E) 2 N 17) Numa montanha russa, um carrinho com 300 kg de massa é abandonado do repouso de um ponto A que está a 5,0 m de altura. Supondo que o atrito seja desprezível, pergunta-se (A) o valor da velocidade no ponto B. (B) a energia cinética do carrinho no ponto C, que está a 4,0 m de altura. 18) Durante uma apresentação da Esquadrilha da Fumaça, um dos aviões descreve a trajetória circular da figura, mantendo o módulo de sua velocidade linear sempre constante. Sobre o descrito são feitas as seguintes afirmações: I A força com a qual o piloto comprime o assento do avião varia enquanto ele percorre a trajetória descrita. II O trabalho realizado pela força centrípeta que age sobre o avião é nulo em qualquer ponto da trajetória. III Entre os pontos A e B da trajetória descrita pelo avião não há impulso devido à ação da força centrípeta. Somente é CORRETO o que se lê em (A) I (B) II (C) III (D) II e III (E) I e II 19) Um corpo de massa 20 kg, em uma posição A, cai em queda livre de uma altura de 100 m com relação ao solo, em um local cuja aceleração da gravidade é 10 m/s². Após um certo tempo, esse corpo passa por uma posição B, situada a uma altura de 20 m do solo. Assinale a alternativa que corresponde ao trabalho realizado pelo corpo no deslocamento de A até B. (A) J. (B) J. (C) J. (D) J.

4 20) A mola da figura abaixo possui uma constante elástica K = 280 N/m e está inicialmente comprimida de 10 cm. 23) Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e III, respectivamente, Uma bola com massa de 20 g encontra-se encostada na mola no instante em que esta é abandonada. Considerando g = 10 m/s² e que todas as superfícies são perfeitamente lisas, determine (A) o valor da velocidade da bola no ponto D. (B) o valor da força que o trilho exerce na bola no ponto D. (C) o valor da aceleração tangencial da bola quando ela passa pelo ponto C. 21) Um carro recentemente lançado pela indústria brasileira tem aproximadamente 1,5 tonelada e pode acelerar, sem derrapagens, do repouso até uma velocidade escalar de 108 km/h, em 10 segundos. (Fonte: Revista Quatro Rodas) Despreze as forças dissipativas e adote 1 cavalovapor (Cv) = 750 W (A) cinética; cinética, gravitacional e elástica; cinética e gravitacional. (B) cinética; cinética e gravitacional; cinética e gravitacional. (C) cinética e elástica; cinética, gravitacional e elástica; cinética e gravitacional. (D) cinética e elástica; cinética e elástica; gravitacional. 24) Duas molas diferentes (A e B) e de mesmo comprimento inicial são suspensas verticalmente por uma de suas extremidades. Ao pendurarmos massas iguais (m) em suas extremidades livres, a mola A distende-se de um valor X, enquanto que a mola B distende-se de 2x. Do experimento realizado, é CORRETO afirmar que (A) Qual o trabalho realizado, nessa aceleração, pelas forças do motor do carro? (B) Qual a potência média do motor do carro em cv? 22) Um corpo C, de 1,0 kg de massa, inicialmente em repouso no topo de um plano inclinado, começa a deslizar sem atrito ao longo dele, até atingir a mola M. Quando a mola atinge a deformação máxima, o deslocamento do corpo C ao longo do plano é de 3,0 m. Sendo a constante elástica da mola de 750 N/m e supondo g, aceleração da gravidade, igual a 10 m/s², é CORRETO afirmar que a deformação da mola é de (A) a constante elástica de A é igual à de B. (B) a constante elástica de A é igual à metade da de B. (C) a mola B é mais dura que a mola A. (D) a mola A é mais dura que a mola B. 25) Observe o gráfico abaixo, que dá a potência de uma máquina em função do tempo, e calcule o trabalho realizado de 0 a 20 s. (A) 1,0 dm (B) 2,0 dm (C) 3,0 dm (D) 4,0 dm (E) 5,0 dm (A) J. (B) J. (C) J. (D) J.

5 26) O gráfico representa a intensidade da força elástica em função da deformação x de um estilingue. 29) O gráfico mostra como varia a intensidade da força elástica que uma mola de 0,5kg aplica nas mãos de um desportista quando ele faz exercícios com um aparelho do tipo mostrado na figura. Sobre o gráfico é INCORRETO afirmar que (A) a força é diretamente proporcional à deformação do estilingue. (B) o estilingue se deforma 20 cm quando submetido a uma força de 40N. (C) a constante elástica do estilingue é 200N/m. (D) o estilingue acumula uma energia potencial elástica igual a 200J quando ele se deforma 1m. 27) O gráfico representa as variações na energia potencial gravitacional (Ep) e energia cinética (Ec) de um corpo em seus movimentos de subida e descida. De acordo com o gráfico, assinale a CORRETA. A) A 1ª fase representa o movimento de descida do corpo. B) A 2ª fase representa o movimento de subida do corpo. C) Quando o corpo atinge a altura máxima, sua energia cinética também é máxima. D) À medida que o corpo sobe, sua energia cinética diminui e sua energia potencial gravitacional aumenta. 28) Um carro com motor 1.6 tem uma potência de 110 cv. O cavalo-vapor (cv) é uma unidade de potência que equivale a 75 kgf.m/s, sendo que kgf significa quilograma-força que, na Terra, é por definição igual a 9,8 N. A potência desse carro no Sistema Internacional de Unidades é de, aproximadamente, (A) 8,4 x 10² kg.m²/s² (C) 8,1 x 10 4 kg. m²/s² (B) 8,4 x 10² kg.m²/s² (D) 8,1 x 10 4 kg.m²/s² De acordo com o gráfico, é CORRETO afirmar que A) A constante elástica da mola é 500 N/m. B) A força necessária para a mola se deformar 0,4 cm é 400N. C) A força elástica é inversamente proporcional à deformação da mola. D) A energia potencial elástica acumulada na mola quando ela se deforma 1m é J. 30) Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a figura. Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada. Se o ângulo de inclinaçã do plano de subida for reduzido a zero a esfera (A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo. (B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la. (C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la. (D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento. (E) aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.

6 31) Sonic the Hedgehog (em português Sonic, o Ouriço) é um clássico personagem do vídeo game criado na década de 90. Sonic é notório por ser extremamente rápido, aventureiro e corajoso. 33) Uma usina hidrelétrica tem uma queda d água com altura de 60 m e uma vazão de 2,0.10² m³/s. A densidade da água é 1,0 g/cm³ e a aceleração da gravidade for 10 m/s². Calcule a potência teórica da usina. (A) 115 MW. (B) 118 MW. (C) 122 MW. (D) 120 MW. 34) Um professor utiliza essa história em quadrinhos para discutir com os estudantes o movimento de satélites. Nesse sentido, pede a eles que analisem o movimento do coelhinho, considerando o módulo da velocidade constante. Uma das maiores atrações do jogo é o looping que ele faz em torno de um círculo vertical para conseguir atravessar para o outro lado e continuar sua missão. Considerando que a circunferência do looping tem 7,2 m de diâmetro e que as perdas de energia por atrito são desprezíveis na situação, quanto deve ser, em joules, a energia cinética mínima que ele precisa ter, antes de começar o looping para conseguir completar uma volta sem cair e passar para o outro lado? Para responder a essa questão, considere que Sonic possui massa igual a 40 kg e que a gravidade é igual a 10 m/s². (A) 720. (B) (C) (D) ) Suponha que uma pessoa de massa 80 kg, suba uma escada de 40 degraus, gastando um tempo de 20 s. Considerando-se a aceleração da gravidade como sendo de 10 m/s², tendo cada degrau, 15 cm de altura. Assinale a alternativa que corresponde respectivamente, ao trabalho e à potência média desenvolvida pelo peso da pessoa, ao subir a escada. (A) 4800 J e 240 W. (B) 4600 J e 230 W. (C) 600 J e 240 W. (D) 4000 J e 260 W. Desprezando a existência de forças dissipativas, o vetor aceleração tangencial do coelhinho, no terceiro quadrinho, é (A) nulo. (B) paralelo a sua velocidade linear e no mesmo sentido. (C) paralelo a sua velocidade linear e no sentido oposto. (D) perpendicular a sua velocidade linear e dirigido para o centro da Terra. (E) perpendicular a sua velocidade linear e dirigido para fora da superfície da Terra.

7 35) O pêndulo de Newton pode ser constituído por cinco pêndulos idênticos suspensos em um mesmo suporte. Em um dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocando-se para a direita e colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas. 36) Uma massa m está presa na extremidade de uma mola de massa desprezível e constante elástica conhecida. A massa oscila em torno de sua posição de equilíbrio x = 0, com amplitude A, sobre uma superfície horizontal sem atrito. Qual dos gráficos a seguir representa melhor a energia cinética Ec, em função da posição x da massa? O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em Respostas 1) A 2) B 3) A 4) B 5) D 6) C 7) B 8) C 9) D 10) A 11) D 12) A 13) E 14) C 15) A 16) B 17) (A) 10 m/s (B) 3000 J 18) E 19) A 20) (A) 10 m/s (B) 1,8 J (C) 10 m/s² 21) (A) 6, J (B) 90 cv 22) B 23) A 24) B 25) C 26) D 27) D 28) D 29) D 30) A 31) C 32) A 33) D 34) A 35) C 36) A