LISTA DE EXERCÍCIOS - Energia Mecânica

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA
CATARINA CÂMPUS ITAJAÍ - CURSO: TÉCNICO INTEGRADO EM MECÂNICA
PROFESSORES: ANAXIMANDRO DALRI MERIZIO
CARLOS ALBERTO SOUZA
LISTA DE EXERCÍCIOS - Energia Mecânica
1) Se a velocidade permanecer a mesma, podemos afirmar que a energia cinética será constante. Você
concorda? Porque?
2) Mesmo a energia cinética sendo constante, a energia potencial pode variar. Você concorda? Porque?
3) Em que condições o trabalho pode ser nulo?
4) Explique em que condições o trabalho pode ser positivo.
5) Explique em que condições o trabalho pode ser negativo.
6) Qual a relação do trabalho com a energia cinética?
7) Qual a relação do trabalho com a energia potencial?
8) Como podemos determinar o trabalho quando a força não for constante?
9) Determine a massa de um avião viajando a 720 km/h, a uma altura de 3.000 m acima do solo, cuja energia
mecânica 70.107J. Considere a energia potencial gravitacional como zero no solo e g = 10 m/s².
10) Um motorista empurra um auto durante um deslocamento de 30 m. Sabe-se que em módulo a força foi a
mesma, ou seja, 100N, porém, no primeiro um terço do deslocamento (T 1) a força foi na mesma direção do
deslocamento, no segundo terço (T2) formou 30º e, no último (T3), formou 60º com o deslocamento. Dessa
forma:
a) o trabalho foi sempre o mesmo nos três trechos (T1), (T2) e (T3)?
b) em qual trecho a força realizou trabalho maior?
c) em qual trecho a variação da velocidade foi maior?
d) escreva em ordem decrescente a variação da E c em cada trecho.
11) Sobre a energia mecânica e a conservação de energia, assinale as afirmações corretas, some os valores
que as antecedem e o exponha no interior do retângulo abaixo:
01. Denomina-se energia cinética a energia que um corpo possui, por este estar em movimento.
02. Pode-se denominar de energia potencial gravitacional a energia que um corpo possui por se situar a uma
certa altura acima da superfície terrestre.
04. A energia mecânica total de um corpo é conservada, mesmo com a ocorrência de atrito.
08. A energia total do universo é sempre constante, podendo ser transformada de uma forma para outra;
entretanto, não pode ser criada e nem destruída.
16. Quando um corpo possui energia cinética, ele é capaz de realizar trabalho.
12) Uma mola submetida a ação de uma força é deformada de 10,0 cm e armazena 25 J de energia potencial
elástica. Considerando que o limite elástico da mola não foi ultrapassado, qual o valor da constante elástica?
13) Um esquiador está numa montanha dos Andes. A energia cinética desse movimento em função do tempo,
durante parte do trajeto, está representada no gráfico abaixo. Os pontos Q e R, indicados nesse gráfico,
correspondem a dois instantes diferentes do movimento. Despreze todas as formas de atrito.
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que a pessoa atinge
a) velocidade máxima em Q e altura mínima em R.
b) velocidade máxima em R e altura máxima em Q.
c) velocidade máxima em Q e altura máxima em R.
d) velocidade máxima em R e altura mínima em Q.
•
http://fisicaevestibular.com.br/novo/wpcontent/uploads/migracao/energiamecanica/i_8fb1d79c9d4ebcbf_html_ffc75419.jpg
14) Uma pedra, deixada cair de um edifício, leva 4s para atingir o solo. Desprezando a resistência do ar e
considerando g = 10 m/s², qual será a altura do edifício em metros:
a) 20
b) 40
c) 80
d) 120 e) 160
15) Um ciclista desce uma rua inclinada, com forte vento contrário ao seu movimento, com velocidade
constante. Pode-se afirmar que:
a) sua energia cinética está aumentando.
b) sua energia potencial gravitacional está diminuindo
c) sua energia cinética está diminuindo.
d) sua energia potencial gravitacional é constante.
e) não há variação na energia potencial gravitacional.
16) Com base na figura a seguir, calcule a menor velocidade com que o corpo deve passar pelo ponto A (8 m)
para ser capaz de atingir o ponto B (13 m). Despreze o atrito e considere g = 10 m/s²
http://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/energiamecanica/i_8fb1d79c9d4ebcbf_html_1925cd1b.jpg
17) Um bloco de 4,0 kg de massa, e velocidade de 10m/s, movendo-se sobre um plano horizontal, choca-se
contra uma mola, como a figura abaixo. Sendo a constante elástica da mola igual a 10.000N/m, o valor da
deformação máxima que a mola poderia atingir, em cm, é:
a) 1
b) 2
c) 4
d) 20
e)40
http://www.klickeducacao.com.br/2006/arq_img_upload/simulado/11728/01.bmp
18) Um brinquedo muito legal 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?
http://professor.bio.br/fisica/imagens/questoes/7418.jpg
19) Determine o valor da velocidade de um objeto de 0,5 kg que cai, a partir do repouso, de uma altura igual
a 5 metros do solo. Considere g = 10 m/s² e resposta no SI.
20) Uma bolinha de massa m = 200 g 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 comprimindo-a de x = 10 cm. Calcule,
em metros, a altura inicial h. Despreze a resistência do ar (g=10 m/s²).
http://farm2.static.flickr.com/1373/4604774886_bf1cc5f132_m.jpg
21) Um bloco de 1 kg, preso a uma mola de constante elástica 800 N/m e massa desprezível, oscila sobre um
plano horizontal sem atrito com amplitude A = 0,5 m. No instante em que a energia cinética do bloco se
iguala à energia potencial da mola, a velocidade do bloco vale:
a) 10 m/s
b) 20 m/s
c) 30 m/s
d) 40 m/s
e) 50 m/s
22) Na figura, representamos uma pista em que o trecho final XYZD é um arco de circunferência. Larga-se o
carrinho de massa 0,2kg no topo da pista. Despreze os atritos, considere g=10 m/s² e determine:
a) a energia cinética no ponto X
b) o trabalho realizado para ir de X a Y
c) a velocidade mínima com que o carrinho
deve ter para passar pelo ponto Z, sem perder
contato com a pista.
http://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/energiamecanica/i_8fb1d79c9d4ebcbf_html_5307644a.jpg
23) Uma bolinha de massa m é abandonada do ponto A de um trilho, a uma altura H do solo, e descreve a
trajetória ABCD indicada na figura abaixo. A bolinha passa pelo ponto mais elevado da trajetória parabólica
BCD, a uma altura h do solo, com velocidade cujo módulo vale VC = 10m/s, e atinge o solo no ponto D com
velocidade de módulo igual a VD = 20m/s. Podemos afirmar que as alturas referidas no texto valem: (g = 10
m/s²).
a) H=19m; h=14m
b) H=18m; h=10m
c) H=12m; h=4m
d) H=12m; h=15m
e) H=20m; h=15m
24) No ”salto com vara”, um atleta corre segurando uma vara e, com perícia e treino, consegue projetar seu
corpo por cima de uma barra. Para uma estimativa da altura alcançada nesses saltos, é possível considerar
que a vara sirva apenas para converter o movimento horizontal do atleta (corrida) em movimento vertical,
sem perdas ou acréscimos de energia. Na análise de um desses saltos, foi obtida a sequência de imagens
reproduzida acima. Nesse caso, é possível estimar que a velocidade máxima atingida pelo atleta, antes do
salto, foi de, aproximadamente. *Desconsidere os efeitos do trabalho muscular após o início do salto. Centro
de massa do atleta em relação ao solo h = 0,8 m e na altura máxima H = 3,2 m.
a) 4 m/s
b) 6 m/s
c) 7 m/s
d) 8 m/s
e) 9 m/s
http://3.bp.blogspot.com/-i0Ldf5HhWyo/TtDQJX1jOJI/AAAAAAAAAZM/qtfH9QUIpQM/s1600/Salto+com+vara.png
25) Uma esfera de massa 0,10 kg rola sobre o perfil da montanha russa mostrado na figura abaixo. No
instante representado, ela se move para baixo (veja seta) com energia cinética
igual a 0,10 J. Embora o atrito
seja muito pequeno, a bola
acabará parando na posição:
(g=10 m/s²).
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
http://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/energiamecanica/i_8fb1d79c9d4ebcbf_html_33d50a6c.jpg
26) Ao passar pelo ponto A, a uma altura de 5 m do nível de referência B, um carrinho de massa 20 kg, que
havia sido abandonado de um ponto mais alto que A, possui velocidade de 2m/s. O carrinho passa por B e,
em C, a 4 m do mesmo nível de referência, sua velocidade torna-se zero. Qual a parcela de energia dissipada
por ações resistentes sobre a esfera, em J. Dados: g=10 m/s².
http://2.bp.blogspot.com/-q8FYqT0MWnk/VAsVgjKsW1I/AAAAAAAAAyA/B0wjgAVsZ40/s1600/Sem%2Bt%C3%AD
27) Na situação descrita a seguir, uma esfera de massa 4,0 kg é abandonada do repouso da altura de 8,0m.
Ela percorre a rampa passando pelo ponto horizontal com velocidade de
10m/s. (g=10 m/s²). Qual a porcentagem da energia dissipada por atrito entre
os pontos A e C?
a) 15%
b) 22,5%
c) 37,5%
d) 50%
e) 65%
http://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/energiamecanica/i_8fb1d79c9d4ebcbf_html_f23487d3.jpg
28) O carrinho da figura tem massa 100 g e encontra-se encostado em uma mola de constante elástica
100N/m, comprimida de 10 cm. Ao ser liberado, o carrinho sobe a rampa até uma altura máxima de 30 cm. O
módulo da quantidade de energia mecânica dissipada no processo, em joules, é:
a) 25.000
b) 4.970
c) 4.700
d) 0,8
e) 0,2
http://brasilescola.uol.com.br/upload/conteudo/images/Untitled-49.gif
29) Um corpo de 2,0 kg desce por uma rampa com atrito a partir do repouso de um ponto A. A velocidade do
corpo ao final da rampa ao passar pelo ponto B é 7 m/s.
a) A energia transformada em calor na descida é …......
b) Caso não houvesse variação na energia mecânica, qual seria a velocidade do corpo no ponto B?
…................…
http://soumaisenem.com.br/sites/default/files/energia5.jpg
30) Daniel e André, seu irmão, estão parados em um tobogã, nas posições mostradas ao lado. 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:
http://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/energiamecanica/i_8fb1d79c9d4ebcbf_html_22d7e30.jpg
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.