ENERGIA MECÂNICA, IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO 1. Considere a figura a seguir, que representa uma parte dos degraus de uma escada, com suas medidas. Uma pessoa de 80 kg sobe 60 degraus dessa escada em 120 s num local onde a aceleração da gravidade é de 10 m/s2. Desprezando eventuais perdas por atrito, o trabalho realizado ao subir esses 60 degraus e a potência média durante a subida são, respectivamente:
(A) 7,20 kJ e 60 W (B) 0,72 kJ e 6 W (C) 14,4 kJ e 60 W (D) 1,44 kJ e 12 W (E) 14,4 kJ e 120 W 2. A potência (em 103 W) de uma máquina em função do tempo variou da maneira indicada pelo gráfico. Qual o trabalho realizado pela máquina desde zero segundo a 150 s?
3. Um caminhão transporta 30 toneladas de soja numa estrada retilínea e plana, em MRU, com velocidade de módulo igual a 72 km/h. Se 200 kW da potência do motor do caminhão estão sendo usados para vencer a força de resistência do ar, o módulo dessa força é, em N: 4 (A) 10 (B) 6 x104 (C) 4,8 x 105 6 (D) 6 x 10 (E) 1,44 x 107 4. Uma força constante de intensidade 25 N atua sobre um bloco e faz com que ele sofra um deslocamento horizontal. A direção da força forma um ângulo de 60º com a direção do deslocamento. Desprezando todos os atritos, a força faz o bloco percorrer uma distância de 20 m em 5 s. A potência desenvolvida pela força é de: Dados: sen 60° = 0,87 e cos 60º = 0,50
(A) 87 W (B) 50 W (C) 37 W (D) 13 W (E) 10 W
5. 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’água 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) A energia elétrica transforma-se em energia de movimento (cinética) e térmica. (B) A energia potencial transforma-se em energia cinética e térmica. (C) A energia potencial de interação gravitacional transforma-se em energia cinética, que se transforma em elétrica. (D) A energia potencial química transforma-se em energia de movimento (ou cinética) em luminosa e em sonora. (E) A energia potencial química transforma-se em energia térmica, que se transforma em cinética e, por sua vez, transforma-se em elétrica. 6. (ENEM)
- 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-e-vem 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.
7. A mola da figura varia seu comprimento de 10 cm para 22 cm quando penduramos em sua extremidade um corpo de 4 N. Determine o comprimento total dessa mola quando penduramos nela um corpo de 6 N.
8. O tiro com arco é um esporte olímpico desde a realização da segunda olimpíada em Paris, no ano de 1900. O arco é um dispositivo que converte energia potencial elástica, armazenada quando a corda do arco é tensionada, em energia cinética, que é transferida para a flecha.
Num experimento, medimos a força F necessária para tensionar o arco até uma certa distância x, obtendo os seguintes valores:
O valor e unidades da constante elástica, k, do arco são: (A) 16 N/m (B) 1,6 kN/m (C) 35 N/m (D) 5/8.10-2 N/m (E) n.d.a 9. Um brinquedo que muito agrada às crianças são os lançadores de objetos em uma pista. Considere que a mola da figura a seguir possui uma constante elástica k = 8000 N/m e massa desprezível. Inicialmente, a mola está comprimida de 2,0 cm e, ao ser liberada, empurra um carrinho de massa igual a 0,20 kg. O carrinho abandona a mola quando esta atinge o seu comprimento relaxado, e percorre uma pista que termina em uma rampa. Considere que não há perda de energia mecânica por atrito no movimento do carrinho. a) Qual é a velocidade do carrinho quando ele abandona a mola? b) Na subida da rampa, a que altura o carrinho tem velocidade de 2,0 m/s?
10. Uma bolinha de massa m = 0,2 kg é largada do repouso de uma altura h, acima de uma mola ideal, de constante elástica k = 1240 N/m, que está fixada no piso. Ela colide com a mola -1 comprimindo-a por x = 10 m. Calcule, em metros, a altura inicial h. Despreze a resistência do ar (g=10 m/s2).
11. O gráfico representa a força resultante sobre um carrinho de supermercado de massa total 40 kg, inicialmente em repouso. A intensidade da força constante que produz o mesmo impulso que a força representada no gráfico durante o intervalo de tempo de 0 a 25 s é, em N, igual a:
(A) 1,2 (B) 12 (C) 15 (D) 20 (E) 21 12. Uma ema pesa aproximadamente 360 N e consegue desenvolver uma velocidade de 60 km/h, o que lhe confere uma quantidade de movimento linear, em kg.m/s, de: Dado: aceleração da gravidade = 10 m/s2 (A) 36. (B) 360. (C) 600. (D) 2 160. (E) 3 600. 13. Em um esforço rápido e súbito, como um saque no tênis, uma pessoa normal pode ter o pulso elevado de 70 a 100 batimentos por minuto; para um atleta, pode se elevar de 60 a 120 batimentos por minuto, como mostra o gráfico a seguir.
O contato de uma bola de tênis de 0,1 kg com a raquete no momento do saque dura cerca -2 de 10 s. Depois disso, a bola, inicialmente com velocidade nula, adquire velocidade de 30 m/s. O módulo da força média exercida pela raquete sobre a bola durante o contato é, em N, igual a: (A) 100 (B) 180 (C) 250 (D) 300 (E) 330 14. Ao desferir a primeira machadada, a personagem da tirinha movimenta vigorosamente seu machado, que atinge a árvore com energia cinética de 36 J. Como a lâmina de aço tem massa 2 kg, desconsiderando-se a inércia do cabo, o impulso transferido para a árvore na primeira machadada, em N.s, foi de:
(A) 3 (B) 3,6 (C) 12 (D) 12,4 (E) n.d.a . 15. Um sistema é constituído de duas esferas que se movem sobre um plano horizontal e colidem entre si num determinado instante. Imediatamente após a colisão, pode-se afirmar que, referente ao sistema, permaneceu inalterada a: (A) energia cinética. (B) energia elástica. (C) quantidade de movimento. (D) velocidade. (E) energia mecânica. 16. Durante uma aula de laboratório de Física, um estudante desenhou, em seu caderno, as etapas de um procedimento utilizado por ele para encontrar a densidade de um líquido, conforme representado a seguir.
Sabendo-se que em ambas as etapas, a balança estava equilibrada, o valor encontrado, em g/cm3 foi: (A) 1,9. (B) 1,5. (C) 40. (D) 0,20. (E) 2,0.
17. A razão entre a massa e o volume de uma substância, ou seja, a sua massa específica depende da temperatura. A seguir, são apresentadas as curvas aproximadas da massa em função do volume para o álcool e para o ferro, ambos à temperatura de 0 oC.
De acordo com o gráfico, a razão massas específicas do ferro e do álcool é: (A) 4 (B) 8 (C) 10 (D) 20 (E) 35 18. Um bloco de granito com formato de um paralelepípedo retângulo, com a altura de 30 cm e base de 20 cm de largura por 50 cm de comprimento, encontra-se em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. Considerando a massa específica do granito igual a 2,5 x 103 kg/m3, determine a massa m do bloco.
19. As figuras mostram um mesmo tijolo, de dimensões 5 cm x 10 cm x 20 cm, apoiado sobre uma mesa de três maneiras diferentes. Em cada situação, a face do tijolo que está em contato com a mesa é diferente.
As pressões exercidas pelo tijolo sobre a mesa nas situações I, II e III são, respectivamente, ρ1, ρ2 e ρ3. Com base nessas informações, é correto afirmar que: (A) ρ1 = ρ2 = ρ3 (B) ρ1< ρ2 < ρ3 (C) ρ1< ρ2 > ρ3 (D) ρ1> ρ2 > ρ3 20. Dentre os quatro objetos maciços, de mesma massa e mesmo material, o que exerce maior pressão sobre um plano liso e rígido está representado em