Aluno(a): Nº. Professor: Fabrízio Gentil Série: 3 o ano Disciplina: Física - Energias

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1 Lista de Exercícios Pré Universitário Uni-Anhanguera Aluno(a): Nº. Professor: Fabrízio Gentil Série: 3 o ano Disciplina: Física - Energias 01 - (FPS PE) Um esquiador com massa m = 80 Kg está inicialmente parado no alto de uma montanha coberta de gelo. Ele desce a rampa de gelo e atinge o ponto mais baixo de sua trajetória, a uma altura h = 5,0 m em relação ao topo da montanha, conforme indica a figura abaixo. Desprezando o atrito entre os esquis e a rampa, e que a aceleração da gravidade local vale g = 10 m/s 2, o módulo da velocidade do esquiador embaixo da rampa será: a) 100 m/s b) 50 m/s c) 0,1 m/s d) 500 m/s e) 10 m/s 02 - (UCS RS) Suponha um futuro em que a Terra esteja em conflito com uma raça alienígena. Nesse contexto, uma empresa terráquea que desenvolve armamentos para naves de combate espaciais faz um teste em nosso planeta com um projétil de 20 kg, o qual consegue atingir um alvo a certa distância, com velocidade de 200 m/s. Porém, no teste, constatou-se que houve perda de energia cinética devido à energia sonora gerada pelo disparo, que foi de J, e devido ao atrito com o ar durante o percurso, que foi de J. Numa batalha no espaço, com vácuo, com que energia cinética o projétil atingiria um alvo à mesma distância? a) J b) J c) J d) J e) J 03 - (UEG GO) Para um atleta da modalidade salto com vara realizar um salto perfeito, ele precisa correr com a máxima velocidade e transformar toda sua energia cinética em energia potencial, para elevar o seu centro de massa à máxima altura possível. Um excelente tempo para a corrida de velocidade nos 100 metros é de 10 s. Se o atleta, cujo centro de massa está a uma altura de um metro do chão, num local onde a aceleração da gravidade é de 10 m/s 2, adquirir uma velocidade igual a de um recordista dos 100 metros, ele elevará seu centro de massa a uma altura de a) 0,5 metros. b) 5,5 metros. c) 6,0 metros. d) 10,0 metros (UEG GO) 1

2 Em uma competição de arco e flecha, o alvo está dependurado por um fio de comprimento L, inextensível e de massa desprezível. Considerando-se que uma flecha chega ao alvo, exatamente no seu centro, a uma velocidade de 72 km/h e desloca-o de sua posição original por um ângulo de 30º, determine o comprimento do fio. Dados: g = 10 m/s 2, cos30º = 0,87 e sen30º = 0,5. Em seus cálculos, desconsidere o raio do alvo (UNICAMP SP) Um aerogerador, que converte energia eólica em elétrica, tem uma hélice como a representada na figura abaixo. A massa do sistema que gira é M = 50 toneladas, e a distância do eixo ao ponto P, chamada de raio de giração, é R = 10 m. A energia cinética do gerador com a hélice em movimento é 1 2 dada por E = MV P, sendo V P o módulo da velocidade do ponto P. Se o período de rotação da hélice 2 é igual a 2 s, qual é a energia cinética do gerador? Considere π = 3. a) 6, J. b) 2, J. c) 5, J. d) 9, J (UNISA SP) Um bloco de massa m está sobre um piso plano horizontal sem atrito. Uma mola de constante elástica k e de massa desprezível está presa à parede e ao bloco. O ponto O corresponde à posição de relaxamento da mola. Em um dado momento, o bloco é puxado horizontalmente até o ponto A, distendendo a mola de um comprimento L. O bloco é mantido em repouso no ponto A, conforme indicado na figura. Após o bloco ser solto do ponto A, desprezando-se a resistência do ar ao movimento, a expressão matemática que representa o módulo da velocidade máxima atingida pelo bloco é a) L 2 K m LK b). 2m c) Lkm. LKm d). 2 K e) L. m 07 - (ACAFE SC) Em um curso de segurança de trânsito, um instrutor deseja mostrar a relação entre o aumento de velocidade de um carro e a energia associada ao mesmo. Considere um carro acelerado do repouso até 72 km/h (20 m/s), gastando uma energia E 1, cedida pelo motor. Após, o mesmo carro é acelerado 2

3 de 72 km/h (20 m/s) até 144 km/h (40 m/s), portanto, com a mesma variação de velocidade, gastando uma energia E 2. A alternativa correta que mostra a relação entre as energias E 2 e E 1 é: a) E 2 = 4E 1 b) E 2 = 2E 1 c) E 2 = E 1 d) E 2 = 3E (UEFS BA) Uma bola com massa de 400,0g foi lançada verticalmente para baixo com velocidade inicial de 3,0m/s, bateu no solo e subiu na mesma trajetória até a altura de onde foi lançada, voltando a cair novamente. Desprezando-se a resistência do ar, a energia mecânica dissipada no primeiro choque com o solo, em joules, foi igual a a) 0,0 b) 0,4 c) 0,6 d) 1,4 e) 1, (MACK SP) Uma pedra de massa 400 g é abandonada do repouso do ponto A do campo gravitacional da Terra. Nesse ponto, a energia potencial gravitacional da pedra é 80 J. Essa pedra ao passar por um ponto B tem energia potencial gravitacional igual a 35 J. A velocidade da pedra, ao passar pelo ponto B, foi de a) 15 m/s b) 20 m/s c) 22,5 m/s d) 25 m/s e) 27,5 m/s 10 - (UNICAMP SP) As eclusas permitem que as embarcações façam a transposição dos desníveis causados pelas barragens. Além de ser uma monumental obra de engenharia hidráulica, a eclusa tem um funcionamento simples e econômico. Ela nada mais é do que um elevador de águas que serve para subir e descer as embarcações. A eclusa de Barra Bonita, no rio Tietê, tem um desnível de aproximadamente 25 m. Qual é o aumento da energia potencial gravitacional quando uma embarcação de massa m = 1, kg é elevada na eclusa? a) 4, J. b) 1, J. c) 3, J. d) 3, J (FAMECA SP) A figura mostra um skatista que, junto com seu skate, têm massa de 70 kg, no início da descida de uma rampa. Ele parte do repouso em A e abandona a pista em C para, numa manobra radical, tocar o outro lado da rampa, em D. Entre os pontos A e C, ele passa pelo ponto B, pertencente a um trecho em que a pista tem a forma de uma circunferência de 3,5 m de raio. Desprezando-se os atritos e adotando-se g = 10 m/s 2, a intensidade da força que o skatista recebe da pista quando passa em B tem intensidade, em newtons, igual a 3

4 a) b) c) d) e) (FAVIP PE) Em uma feira, um vendedor utiliza um dinamômetro, ou balança de peixeiro, para pesar mercadorias. Quando não está sendo utilizada, a mola da balança encontra-se relaxada. A figura a seguir ilustra a pesagem de uma mercadoria de peso 20 N. Despreze os atritos. Se a constante elástica da mola vale 100 N/m, de quanto foi o aumento da energia potencial elástica armazenada na mola em relação ao seu estado relaxado? a) 1 J b) 2 J c) 100 J d) 200 J e) 1000 J 13 - (UNIFICADO RJ) Um brinquedo de mola lança uma partícula, que está inicialmente em repouso, verticalmente para cima. Ao comprimirmos inicialmente a mola por 1,0 cm, a partícula atinge uma altura máxima de 1,5 m a partir da posição inicial. Se comprimirmos inicialmente a mola por 2,0 cm, a altura máxima atingida, em metros, será igual a a) 1,5 b) 2,0 c) 3,0 d) 4,5 e) 6, (UFG GO) A constituição de um osso é de 70% do mineral hidroxiapatita e 20% de uma fibra proteica. A tíbia é o osso mais vulnerável da perna, sofrendo uma deformação elástica de 1,0 mm quando submetida a uma força de compressão de 5,0 kn. Tendo em vista estas informações, considere a seguinte situação: Uma criança de peso 400 N salta de um degrau de 40 cm de altura e aterriza com a perna esticada. A medida da contração sofrida pela tíbia, em metros, e a proteína responsável pela elasticidade dos ossos são, respectivamente, a) 8,0 x 10 3 e queratina. b) 8,0 x 10 3 e elastina. c) 8,0 x 10 3 e colágeno. d) 3,2 x 10 6 e elastina. e) 3,2 x 10 6 e colágeno. 4

5 15 - (UNIFOR CE) O Ceará é hoje um dos principais destinos turísticos do país e uma das suas atrações é o Beach Park, um parque temático de águas. O toboágua, um dos maiores da América Latina, é uma das atrações preferidas e mais radicais, com uma altura de 41m. Considere uma criança deslizando desta altura e despreze o atrito. Analise as afirmações: I. Quanto maior for o peso da criança, maior a velocidade final alcançada. II. A energia cinética da criança, na chegada, depende da altura do toboágua. III. O tempo de queda não depende da altura do toboágua. IV. Se a descida fosse em linha reta, a velocidade final seria a mesma. Marque a opção VERDADEIRA: a) Somente a afirmativa II é correta. b) As afirmativas II e III são corretas. c) As afirmativas I e IV são corretas. d) As afirmativas II e IV são corretas. e) Somente a afirmativa IV é correta (FUVEST SP) Um esqueitista treina em uma pista cujo perfil está representado na figura abaixo. O trecho horizontal AB está a uma altura h = 2,4 m em relação ao trecho, também horizontal, CD. O esqueitista percorre a pista no sentido de A para D. No trecho AB, ele está com velocidade constante, de módulo v = 4 m/s; em seguida, desce a rampa BC, percorre o trecho CD, o mais baixo da pista, e sobe a outra rampa até atingir uma altura máxima H, em relação a CD. A velocidade do esqueitista no trecho CD e a altura máxima H são, respectivamente, iguais a NOTE E ADOTE g = 10 m/s 2 Desconsiderar: Efeitos dissipativos. Movimentos do esqueitista em relação ao esqueite. a) 5 m/s e 2,4 m. b) 7 m/s e 2,4 m. c) 7 m/s e 3,2 m. d) 8 m/s e 2,4 m. e) 8 m/s e 3,2 m (UDESC) Uma partícula com massa de 200 g é abandonada, a partir do repouso, no ponto A da Figura 1. Desprezando o atrito e a resistência do ar, pode-se afirmar que as velocidades nos pontos B e C são, respectivamente: 5

6 Figura 1 a) 7,0 m/s e 8,0 m/s b) 5,0 m/s e 6,0 m/s c) 6,0 m/s e 7,0 m/s d) 8,0 m/s e 9,0 m/s e) 9,0 m/s e 10,0 m/s 18 - (PUC SP) Segundo estudo dos nutricionistas, as maçãs (categoria extra) ilustradas na figura, cada uma com massa de 200 g, liberam 100cal para cada 156 g consumidos. Uma pessoa de massa 70 kg faz uma caminhada, com velocidade constante de 1,0m/s, em linha reta, percorrendo uma rampa de 2000m de comprimento e com inclinação constante de 30º em relação ao solo. Quantas maçãs iguais às ilustradas ao lado ela deverá consumir para repor a energia gasta pelo seu corpo, devido apenas a essa caminhada, desde a base até o topo da rampa? Suponha que toda a energia liberada pelas maçãs seja integralmente absorvida pelo corpo da pessoa. Adote: 1 cal = 4 J, sen 30º = 0,5 e g=10m/s 2. a) 136,5 b) 273,0 c) 1365,0 d) 2730,0 e) 5460, (UEFS BA) A intensidade da força resultante, F R, que atua em um corpo com massa de 4,0kg varia conforme o gráfico da figura. Sabendo-se que a força resultante é aplicada na direção do deslocamento do corpo, que passou na posição x = 0 com velocidade de 5,0m/s, a energia cinética do corpo na posição x = 10,0m, no SI, é igual a a) 500 b) 450 c) 400 d) 350 e) 300 6

7 20 - (UFT TO) Um atleta de bung-jump de 72 kg salta de uma ponte de 40 metros de altura, preso por uma corda elástica de constante elástica 100 N/m. Qual deve ser o máximo comprimento da corda para que o atleta chegue com velocidade nula ao chão. Considere que a corda obedece a lei de Hooke, e que o módulo da aceleração da gravidade é constante e igual a 10m/s 2. a) 18,9 m b) 39 m c) 20,3 m d) 12,7 m e) 16 m 21 - (UCS RS) Um homem muito forte encara o desafio de arrebentar, com um puxão, uma corrente que está presa a uma parede. A massa do homem é 140 kg. Ele, estando em pé e contando com a força de atrito dos seus pés com o chão, faz um tremendo esforço para puxar a corrente. Então ela arrebenta, e o homem vai para trás, caindo sentado no chão com uma velocidade inicial horizontal de 4 m/s, só parando 1 segundo depois, após ter deslizado, sentado, por 2 metros. Qual foi o valor da força de atrito que atuou sobre ele nesse trajeto? a) 200 N b) 340 N c) 410 N d) 460 N e) 560 N 22 - (ESCS DF) Uma mola de constante elástica 400N/m é comprimida 10cm. Nessa situação, sua energia potencial elástica vale: a) 1J b) 2J c) 3J d) 4J e) 5J 23 - (FGV) Ao passar pelo ponto A, a uma altura de 3,5 m do nível de referência B, uma esfera de massa 2 kg, que havia sido abandonada de um ponto mais alto que A, possui velocidade de 2 m/s. A esfera passa por B e, em C, a 3,0 m do mesmo nível de referência, sua velocidade torna-se zero. A parcela de energia dissipada por ações resistentes sobre a esfera é, em J, Dado: g = 10 m/s 2 a) 10. b) 12. c) 14. d) 16. e) 18. TEXTO: 1 - Comum à questão: 24 Se necessário considerar os dados abaixo: 7

8 Aceleração da gravidade: 10 m/s 2 Densidade da água: 1 g/cm 3 = 10 3 kg/m 3 Calor específico da água: 1 cal/g. C Carga do elétron = 1,6 x C Massa do elétron = 9 x kg Velocidade da luz no vácuo = 3 x 10 8 m/s Constante de Planck = 6,6 x J.s sen 37 = 0,6 cos 37 = 0, (UFPE) Um bloco de massa 2 kg desliza, a partir do repouso, por uma distância d = 3 m, sob a ação de uma força de módulo F = 10 N (ver figura). No final do percurso, a velocidade do bloco é v = 3 m/s. Calcule o módulo da energia dissipada no percurso, em joules. TEXTO: 2 - Comum à questão: 25 Dados: Aceleração da gravidade: 10 m/s 2 Densidade do mercúrio: 13,6 g/cm 3 Pressão atmosférica: 1,0x10 5 N/m 2 Constante eletrostática: k 0 = 1/4πε 0 = 9,0x10 9 N.m 2 /C (UFPE) Um objeto de 2,0 kg é lançado a partir do solo na direção vertical com uma velocidade inicial tal que o mesmo alcança a altura máxima de 100 m. O gráfico mostra a dependência da força de atrito F a, entre o objeto e o meio, com a altura. Determine a velocidade inicial do objeto, em m/s. TEXTO: 3 - Comum à questão: 26 Para seus cálculos, sempre que necessário, utilize os seguintes valores para as constantes físicas: 26 - (UERJ) Uma pequena caixa é lançada em direção ao solo, sobre um plano inclinado, com velocidade igual a 3,0 m/s. A altura do ponto de lançamento da caixa, em relação ao solo, é igual a 0,8 m. 8

9 Considerando que a caixa desliza sem atrito, estime a sua velocidade ao atingir o solo. GABARITO: 1) Gab: E 2) Gab: D 3) Gab: C 4) Gab: 153,8 m 5) Gab: B 6) Gab: E 7) Gab: D 8) Gab: E 9) Gab: A 10) Gab: D 11) Gab: C 12) Gab: B 13) Gab: E 14) Gab: C 15) Gab: D 16) Gab: E 17) Gab: A 18) Gab: C 19) Gab: A 20) Gab: E 21) Gab: E 22) Gab: B 23) Gab: C 24) Gab: 15 J 25) Gab: v i = 50 m/s 26) Gab: v = 5,0 m/s 9