LISTA DE EXERCÍCIOS 2 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA

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1 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA 1. (Upe 013) Um bloco de massa M = 1,0 kg é solto a partir do repouso no ponto A, a uma altura H = 0,8 m, conforme mostrado na figura. No trecho plano entre os pontos B e C (de comprimento L = 3,5 m), o coeficiente de atrito cinético é μ = 0,1. No restante do percurso, o atrito é desprezível. Após o ponto C, encontra-se uma mola de constante elástica k = 1,0 x 10 N/m. Considere a aceleração da gravidade como g = 10 m/s. Sobre isso, analise as proposições a seguir: I. Na primeira queda, a velocidade do bloco no ponto B é v B = 16 m/s. II. Na primeira queda, a velocidade do bloco no ponto C é v C = 9 m/s. III. Na primeira queda, a deformação máxima da mola é x máx = 30 cm. IV. O bloco atinge o repouso definitivamente numa posição de 1 m à direita do ponto B. Está(ão) CORRETA(S) a) I e II, apenas. b) III e IV, apenas. c) I, II, III e IV. d) III, apenas. e) I, II e IV, apenas.. (Upe 013) Considerando-se um determinado LASER que emite um feixe de luz cuja potência vale 6,0 mw, é CORRETO afirmar que a força exercida por esse feixe de luz, quando incide sobre uma superfície refletora, vale Dados: c = 3,0 x 10 8 m/s Página 1 de 1

2 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA a) 1,8 x 10 4 N b) 1,8 x 10 5 N c) 1,8 x 10 6 N d),0 x N e),0 x N 3. (Upe 013) O Brasil é um dos países de maior potencial hidráulico do mundo, superado apenas pela China, pela Rússia e pelo Congo. Esse potencial traduz a quantidade de energia aproveitável das águas dos rios por unidade de tempo. Considere que, por uma cachoeira no Rio São Francisco de altura h = 5 m, a água é escoada numa vazão Z = 5 m 3 /s. Qual é a expressão que representa a potência hídrica média teórica oferecida pela cachoeira, considerando que a água possui uma densidade absoluta d = 1000 kg/m 3, que a aceleração da gravidade tem módulo g = 10 m/s e que a velocidade da água no início da queda é desprezível? a) 0,5 MW b) 0,50 MW c) 0,75 MW d) 1,00 MW e) 1,50 MW 4. (Uerj 013) Uma pessoa adulta, para realizar suas atividades rotineiras, consome em média, 500 kcal de energia por dia. Calcule a potência média, em watts, consumida em um dia por essa pessoa para realizar suas atividades. Utilize: 1 cal = 4, J. 5. (Espcex (Aman) 013) Um carrinho parte do repouso, do ponto mais alto de uma montanha-russa. Quando ele está a 10 m do solo, a sua velocidade é de 1m s. Desprezando todos os atritos e considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m s, podemos afirmar que o carrinho partiu de uma altura de a) 10,05 m b) 1,08 m Página de 1

3 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA c) 15,04 m d) 0,04 m e) 1,0 m 6. (Unicamp 013) 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 dada por E MV P, sendo VP o módulo da velocidade do ponto P. Se o período de rotação da hélice é igual a s, qual é a energia cinética do gerador? Considere π 3. 5 a) 6,50 10 J. 7 b),50 10 J. 7 c) 5,65 10 J. 7 d) 9, J. 7. (Upf 01) Uma caixa de 5 kg é lançada do ponto C com m/s sobre um plano inclinado, como na figura. Considerando que 30% da energia mecânica inicial é dissipada na descida por causa do atrito, pode-se afirmar que a velocidade com que a caixa atinge o ponto D é, em m/s, de: (considere g = 10 m/s ) Página 3 de 1

4 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA a) 4 b) 5 c) 6 d) 7 e) 8,4 8. (Espcex (Aman) 01) Uma força constante F de intensidade 5 N atua sobre um bloco e faz com que ele sofra um deslocamento horizontal. A direção da força forma um ângulo de 60 com a direção do deslocamento. Desprezando todos os atritos, a força faz o bloco percorrer uma distância de 0 m em 5 s. A potência desenvolvida pela força é de: Dados: Sen60 0,87; Cos60º 0,50. a) 87 W b) 50 W c) 37 W d) 13 W e) 10 W Página 4 de 1

5 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Para transportar os operários numa obra, a empresa construtora montou um elevador que consiste numa plataforma ligada por fios ideais a um motor instalado no telhado do edifício em construção. A figura mostra, fora de escala, um trabalhador sendo levado verticalmente para cima com velocidade constante, pelo equipamento. Quando necessário, adote g = 10 m/s. 9. (IFSP 01) Considerando que a massa total do trabalhador mais plataforma é igual a 300 kg e sabendo que com esse elevador o trabalhador sobe um trecho de 6m em 0 s, pode-se afirmar que, desconsiderando perdas de energia, a potência desenvolvida pelo motor do elevador, em watts, é igual a a) 000. b) c) d) 900. e) (Upe 011) Um corpo de massa m desliza sobre o plano horizontal, sem atrito ao longo do eixo AB, sob ação das forças F 1 e F de acordo com a figura a seguir. A força F 1 é constante, tem módulo igual a 10 N e forma com a vertical um ânguloθ 30º. Página 5 de 1

6 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA A força F varia de acordo com o gráfico a seguir: Dados sem 30º = cos = 60º = 1/ O trabalho realizado pelas forças ()para que o corpo sofra um deslocamento de 0 a 4m, em joules, vale a) 0 b) 47 c) 7 d) 50 e) (Espcex (Aman) 011) Um bloco, puxado por meio de uma corda inextensível e de massa desprezível, desliza sobre uma superfície horizontal com atrito, descrevendo um movimento retilíneo e uniforme. A corda faz um ângulo de 53 com a horizontal e a tração que ela transmite ao bloco é de 80 N. Se o bloco sofrer um deslocamento de 0 m ao longo da superfície, o trabalho realizado pela tração no bloco será de: (Dados: sen 53 = 0,8 e cos 53 = 0,6) a) 480 J b) 640 J c) 960 J Página 6 de 1

7 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA d) 180 J e) 1600 J 1. (Ufrgs 011) O resgate de trabalhadores presos em uma mina subterrânea no norte do Chile foi realizado através de uma cápsula introduzida numa perfuração do solo até o local em que se encontravam os mineiros, a uma profundidade da ordem de 600 m. Um motor com potência total aproximadamente igual a 00,0 kw puxava a cápsula de 50 kg contendo um mineiro de cada vez. Considere que para o resgate de um mineiro de 70 kg de massa a cápsula gastou 10 minutos para completar o percurso e suponha que a aceleração da gravidade local é 9,8 m / s. Não se computando a potência necessária para compensar as perdas por atrito, a potência efetivamente fornecida pelo motor para içar a cápsula foi de a) 686 W. b).450 W. c) W. d) W. e) W. 13. (G1 - ifsp 011) Um atleta de salto com vara, durante sua corrida para transpor o obstáculo a sua frente, transforma a sua energia em energia devido ao ganho de altura e consequentemente ao/à de sua velocidade. Página 7 de 1

8 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA As lacunas do texto acima são, correta e respectivamente, preenchidas por: a) potencial cinética aumento. b) térmica potencial diminuição. c) cinética potencial diminuição. d) cinética térmica aumento. e) térmica cinética aumento. 14. (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: 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. Página 8 de 1

9 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA 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. 15. (Espcex (Aman) 011) A mola ideal, representada no desenho I abaixo, possui constante elástica de 56 N/m. Ela é comprimida por um bloco, de massa kg, que pode mover-se numa pista com um trecho horizontal e uma elevação de altura h = 10 cm. O ponto C, no interior do bloco, indica o seu centro de massa. Não existe atrito de qualquer tipo neste sistema e a aceleração da gravidade é igual a 10m / s. Para que o bloco, impulsionado exclusivamente pela mola, atinja a parte mais elevada da pista com a velocidade nula e com o ponto C na linha vertical tracejada, conforme indicado no desenho II, a mola deve ter sofrido, inicialmente, uma compressão de: a) b) c) d) e) 3 1,50 10 m 1,18 10 m 1 1,5 10 m 1,5 10 m 1 8,75 10 m 16. (Udesc 011) Uma partícula com massa de 00 g é abandonada, a partir do repouso, no ponto A da Figura. Desprezando o atrito e a resistência do ar, pode-se afirmar que as velocidades nos pontos B e C são, respectivamente: Página 9 de 1

10 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA 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 17. (Eewb 011) Considere um pêndulo ideal fixo em um ponto O e a esfera pendular descrevendo oscilações em um plano vertical. Em um instante t 0 a esfera passa pelo ponto A com velocidade de módulo igual a 4,0 m/s e o ânguloθ que o fio forma com a vertical é tal que sen θ 0,60 e cosθ 0,80. A esfera pendular tem massa igual a 5,0 kg e o comprimento do fio é de,0m. Adote g 10m / s e despreze a resistência do ar. Determine a intensidade da tração no fio quando a esfera pendular passa pelo ponto mais baixo da sua trajetória. a) 170 N b) 110 N c) 85 N d) 75 N Página 10 de 1

11 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA 18. (Uel 011) Uma usina nuclear produz energia elétrica a partir da fissão dos átomos de urânio (normalmente urânio-38 e urânio-35) que formam os elementos combustíveis de um reator nuclear. Sobre a energia elétrica produzida numa usina nuclear, considere as afirmativas a seguir. I. Os átomos de urânio que sofrem fissão nuclear geram uma corrente elétrica que é armazenada num capacitor e posteriormente retransmitida aos centros urbanos. II. A energia liberada pela fissão dos átomos de urânio é transformada em energia térmica que aquece o líquido refrigerante do núcleo do reator e que, através de um ciclo térmico, coloca em funcionamento as turbinas geradoras de energia elétrica. III. Uma usina nuclear é também chamada de termonuclear. IV. O urânio-38 e o urânio-35 não são encontrados na natureza. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas II e III são corretas. d) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 19. (cftsc 010) A ilustração abaixo representa um bloco apoiado sobre uma superfície horizontal com atrito, puxado por uma força F com velocidade constante. Página 11 de 1

12 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA Com base na ilustração acima e na situação descrita no enunciado, é correto afirmar que: a) o trabalho realizado pela força F é nulo. b) o trabalho total realizado sobre o bloco é nulo. c) o trabalho realizado pela força de atrito f é nulo. d) o trabalho realizado pela força de atrito f é positivo. e) o trabalho realizado pela força F é igual à variação da energia cinética do bloco. 0. (Enem 010) Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de microondas, planejou-se o aquecimento em 10 C de amostras de diferentes substâncias, cada uma com determinada massa, em cinco fornos de marcas distintas. Nesse teste, cada forno operou à potência máxima. O forno mais eficiente foi aquele que a) forneceu a maior quantidade de energia às amostras. b) cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo. c) forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo. d) cedeu energia à amostra de menor calor específico mais lentamente. e) forneceu a menor quantidade de energia às amostras em menos tempo. 1. (G1 - cftsc 010) Uma bolinha de massa m é solta no ponto A da pista mostrada na figura abaixo e desloca-se até o ponto E. Considerando que não há forças dissipativas durante o relativo percurso e que o módulo da aceleração da gravidade é g, assinale a alternativa correta. a) A energia mecânica em B é menor que em D. Página 1 de 1

13 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA b) A velocidade da bolinha em B vale h A.. c) A velocidade no ponto A é máxima. d) A energia cinética em B vale mgh A. e) A bolinha não atinge o ponto E. Página 13 de 1

14 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA Gabarito: Resposta da questão 1: [B] I. Errada. 1 Entre A e B, há conservação de energia. Portanto: mgha mvb VB gh VB x10x0,8 4,0m / s II. Errada. Em C, a velocidade deverá ser menos que em B devido ao atrito. III. Correta. Como sabemos, o trabalho da resultante é igual à variação da energia cinética. 1 W EC Ec0 mgh μmg.bc kx 0 1 1x10x0,8 0,1x1x10x3,5 x100x 0 50x 4,5 x 0,09 x 0,3m 30cm IV. Correta. Como sabemos, o trabalho da resultante é igual à variação da energia cinética. H 0,8 W EC Ec0 mgh μmg.d 0 d 8,0m μ 0,1 Para percorrer 8,0 m na parte plana, ele deverá atingir 3,5 m para a direita, 3,5 m para a esquerda e 1,0 m para a direita. Portanto, parará a 1,0 m de B. Página 14 de 1

15 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA Resposta da questão : [E] 3 P 6x10 11 P F.v F,0x10 N v 8 3x10 Resposta da questão 3: [A] W mgh μvgh V P μ gh Δt Δt Δt Δt V 5 P μ gh 1000x5x10x5,5x10 W 0,5MW Δt Resposta da questão 4: Q , J P Δt s P 11,5w Resposta da questão 5: [A] Dados: h = 10 m; v 0 = 0; v = 1 m/s. Pela conservação da energia mecânica: v 0 1 mv g h m g H m g h H H g 10 H 10,05 m. Página 15 de 1

16 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA Resposta da questão 6: [B] 1 1 πr E MV P E M T E E J E, J Resposta da questão 7: [D] 1ª Solução: Teorema da Energia Cinética. O trabalho da força de atrito é 30% da energia mecânica inicial. Então, pelo teorema da energia cinética: mv 0 mv0 0 mv0 mv 0 mv τf ΔE res cin τpeso τnormal τfat mv mgh 0 0,3 mgh mv mv mgh 0,3mgh 0,3 v 0 v v 0,7gh 0,7 0,7 103,3 0,7 v 49 v 7 m / s. ª Solução: Teorema da Energia Mecânica para Sistema não- Conservativo. Se 30% da energia mecânica são dissipados pelo atrito na descida, a energia mecânica final é igual a 70% da energia mecânica inicial. Página 16 de 1

17 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA final inicial mv mv 0 Emec 0,7E mec 0,7 mgh v 0,7 1,4 10 3,3 v 49 v 7 m / s. Resposta da questão 8: [B] A potência média é: 0 ΔS 0 Pm Fcos60 5x0,5x 50W. Δt 5 Resposta da questão 9: [D] A potência é a razão entre a energia potencial transferida e o tempo de deslocamento. Epot mgh P ot Pot 900 W. t t 0 Resposta da questão 10: [B] 1 0 W (Fsen30 )xd 10x0,5x4 0J W Numericamente área A figura abaixo mostra o cálculo da área. Página 17 de 1

18 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA W J W W1 W J Resposta da questão 11: [C] Aplicação de fórmula: W F.d.cos 80x0x0,6 960J Resposta da questão 1: [C] W mgh 30x9,8x600 P 3136W Δt Δt 10x60. Resposta da questão 13: [C] No salto com vara, o atleta transforma energia cinética em energia potencial gravitacional. Devido ao ganho de altura, ocorre diminuição de sua velocidade. Página 18 de 1

19 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA Resposta da questão 14: [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 15: [C] A energia potencial elástica será transformada em potencial gravitacional: 1.k.x mgh 18x x10x0,1 64x 1 8x 1 x 0,15N / m Resposta da questão 16: [A] Há conservação de energia. 1 1 mgha mghb mvb gha ghb VB V B g(h A H B) V.10.(5,65 3,0) 49 V 7,0m / s B B Fazendo o mesmo raciocínio para C, vem: V g(h H ).10.(5,65,45) 64 VC C A C 8,0m / s Página 19 de 1

20 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA Resposta da questão 17: [B] A figura mostra a situação e todas as grandezas relevantes para a solução. 1 1 EA EB mgha mva mvb gh V V B V x10x0,x 4 4 A A B No ponto B mv 5x4 T P T 50 T 110N. R Resposta da questão 18: [C] I. Incorreta. A fissão é usada para produzir calor e aquecer a água no reator, como na afirmativa (II) II. Correta. III. Correta. IV. Incorreta. Página 0 de 1

21 LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE FÍSICA TRABALHO/POTÊNCIA/ENERGIA Recentemente foi descoberta no sul da Índia a mina Tumalapalli, a maior reserva natural de urânio do mundo, estimada em 150 mil toneladas. Resposta da questão 19: [B] O teorema da energia cinética afirma que o trabalho da resultante é igual à variação da energia cinética. Como a velocidade é constante, a variação da energia cinética é nula, sendo, então, nulo, o trabalho da resultante (trabalho total) realizado sobre o bloco. Resposta da questão 0: [C] Potência é a medida da rapidez com que se transfere energia. Matematicamente: P E t. Portanto, o forno mais eficiente é aquele que fornece maior quantidade de energia em menos tempo. Resposta da questão 1: [D] O sistema é conservativo: E A E B E A E A E B E B. Mec Mec Cin Pot Cin Pot Porém, a energia cinética em A e a energia potencial em B são nulas. Então: B A B E E Cin Pot E = m g h A. Cin Página 1 de 1