ENERGIA

FÍSICA - 1o ANO
MÓDULO 26
ENERGIA
m
→
g
Epg= tP = m g h
h
F (N)
16
8
0
2
4
S (m)
Como pode cair no enem?
(ENEM) Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de micro-ondas, planejou-se o
aquecimento em 10 ºC 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.
Fixação
1) Uma pequena esfera de massa igual a 10 kg, suspensa na extremidade de um fio de peso
desprezível, é deslocada da posição de equilíbrio A até uma nova posição B que forma com
a vertical um ângulo de 60°. O comprimento do fio é de 1,0 m, g = 10 m/s2 e cos 60° = 0,50.
Determine a energia potencial gravitacional da esfera nas posições A e B, em relação a um
plano horizontal de referência que passa por A.
60º
B
A
Fixação
2) Um pêndulo simples, cuja esfera pendular tem massa de 1,0 kg, é abandonado em repouso
na posição A, indicada na figura. No local, a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2 e a resistência do ar é nula.
Determine, quando a esfera passa pela posição B:
a) sua energia cinética;
b) sua velocidade escalar.
A
h = 3,2m
B
Fixação
3) Um corpo desloca-se sobre um plano horizontal sem atrito com velocidade de módulo 3,0
m/s e em seguida sobe uma rampa, também sem atrito. Sabendo que a massa do corpo é de
2,0 kg, determine a altura máxima que o corpo atinge na rampa. Considere g = 10 m/s2.
B
A
h
Fixação
4) A figura representa um trecho de montanha russa. Na posição A, o carrinho de massa 50
kg possui velocidade escalar 3,0 m/s. Determine a intensidade da força normal que age sobre
o carrinho, no ponto B, sabendo-se que o trecho CBD é um arco de circunferência de raio 5,0
m. Adote g = 10 m/s2 e despreze os atritos.
A
7,0m
B
5,0m
D
Fixação
5) Uma criança se encontra a 3,5 m do solo, em repouso, num escorregador. Começa a escorregar e durante a descida há uma perda de 30% da energia mecânica inicial. Calcule a
velocidade da criança ao chegar ao solo. É dado g = 10 m/s2.
Fixação
6) Um bloco de massa 5,0 kg desloca-se, sem atrito, sobre uma superfície horizontal, com
velocidade de 10 m/s, atingindo uma mola de constante elástica 2,0 x 103 N/m, conforme a
figura. Determine a contração da mola, no instante em que a velocidade do bloco se anula.
V
Fixação
7) (CESGRANRIO) Uma criança de 40 kg desce com velocidade constante ao longo do escorregador de um parque de diversões. O escorregador tem 3,0 m de altura. Qual é, em ordem
de grandeza, a quantidade de energia mecânica transformada em energia térmica durante a
descida?
a) zero
b) 10 J
c) 102 J
d) 103 J
e) 104 J
Proposto
1) A velocidade escalar de um ponto material varia com o tempo, segundo o gráfico abaixo. Determine a relação entre a energia cinética no instante 2,0 s e a energia cinética no instante 5,0 s.
v (m/s)
6
4
2
0
1
2
3
4
5
s (m)
Proposto
2) Um ponto material descreve um movimento circular, de raio 0,30 m, com energia cinética
constante de 6,0 J. Qual a intensidade da força resultante que age sobre o ponto material?
Proposto
3) Um projétil de massa m = 0,10 kg atinge perpendicularmente uma parede vertical com velocidade escalar 60 m/s. O projétil penetra na parede e desloca-se 20 cm até parar. Determine
a intensidade da força que a parede exerce no projétil e que se opõe ao movimento.Considere
essa força constante.
Proposto
4) Uma partícula de massa m = 2,0 kg está em movimento retilíneo, segundo a direção x de
um referencial cartesiano. Quando ela passa pela origem do referencial, a sua velocidade
v0 = 1,0 m/s, no sentido dos x crescentes e, a partir desse ponto, fica submetida à ação da
força F, paralela ao eixo x, a qual varia de acordo com a posição, na forma indicada no gráfico a seguir. Calcule o módulo da velocidade da partícula quando ela se encontra no ponto
de abscissa x = 4,0 m.
F (N)
40
30
20
10
0
1
2
3
4
x (m)
Proposto
5) Um carrinho, de massa igual a 2,0 kg, move-se ao longo de um trilho, cujo perfil está representado abaixo. Sendo g = 10 m/s2, determine a energia potencial gravitacional do carrinho
nas posições A, B e C, em relação a um plano horizontal de referência que passa por A.
B
3,0 m
A
1,0 m
Proposto
6) Qual é a ordem de grandeza da variação da energia potencial gravitacional do corpo de um
homem que desce 10 m de uma escada que se encontra na posição vertical?
a) 100 J
d) 103 J
1
b) 10 J
e) 104 J
c) 102 J
Proposto
7) No escorregador mostrado na figura, uma criança com 25 kg de massa, partindo do repouso
em A, desliza até B. Adotando-se g = 10 m/s2 e desprezando-se os atritos, determine o módulo
da velocidade da criança ao chegar a B.
A
h = 5,0m
B
Proposto
8) 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.
C
A
5,0 m
4,0 m
B
Supondo que o atrito seja desprezível e adotando g = 10 m/s2, determine:
a) o valor da velocidade do carrinho no ponto B;
b) a energia cinética do carrinho no ponto C, que está a 4,0 m de altura.
Proposto
9) Um pequeno corpo de massa m parte do repouso em A e desliza, sem atrito, ao longo do
trilho ABCDEF.
Determine, em função do raio R, a menor altura h para que o corpo não perca contato com
o trilho.
D
A
h
E
R
B
C
F
Proposto
10) Com que velocidade a esfera da figura deve passar pelo ponto A para chegar a B com
velocidade de 5,0 m/s?
B
Dados:
g = 10 m/s2
h = 2,5 m.
h
A
No percurso AB houve uma perda de 25% de energia mecânica.
Proposto
11) O bloco de massa m = 8,0 kg é abandonado em repouso da posição indicada
na figura. A constante elástica da mola é k = 2,0 x 102 N /m. Adote g = 10 m/s2 e
despreze as perdas de energia mecânica.
Determine:
a) a máxima velocidade que o bloco atinge;
b) a máxima deformação que a mola sofre.
1,6 m
Proposto
12) (UNIRIO) Mantivemos o problema como no original, mas ele admite mais de uma solução.
A
vA = 10m/s
3,0 m
1,0 m
B
vb
Considere que o carrinho m = 1,0 kg da figura aci-ma, inicialmente com VA = 10 m/s, parte
do ponto A. Admitindo-se que 25% da sua energia mecânica inicial são dissipados ao longo
do trajeto AB, calcule:
a) a velocidade do carrinho no ponto B;
b) o trabalho da força-peso no deslocamento AB;
c) o trabalho das forças dissipativas no deslocamento AB.
Proposto
P
13) Uma bola metálica cai da altura de 1,0m sobre um chão duro. A bola repica no chão várias1
vezes, conforme a figura adiante. Em cada colisão, a bola perde 20% de sua energia. Desprezea
a resistência do ar (g = 10m/s2).
1,0 m
A
a) Qual é a altura máxima que a bola atinge após duas colisões (ponto A)?
b) Qual é a velocidade com que a bola atinge o chão na terceira colisão?
a
e
a
b
Proposto
14) (ENEM) O esquema mostra um diagrama de bloco de uma estação geradora de eletricidade
abastecida por combustível fóssil.
Gases da
combustão
Vapor
Turbina
Gerador
Eletricidade
Caldeira
Saída H2O quente
H2O
Condensador
Combustível Líquido
+
Bomba
ar
Entrada H2O
fria
Lago
(HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 [adaptado]).
Se fosse necessário melhorar o rendimento dessa usina, que forneceria eletricidade para
abastecer uma cidade, qual das seguintes ações poderia resultar em alguma economia de
energia, sem afetar a capacidade de geração da usina?
a) Reduzir a quantidade de combustível fornecido à usina para ser queimado.
b) Reduzir o volume de água do lago que circula no condensador de vapor.
c) Reduzir o tamanho da bomba usada para devolver a água líquida à caldeira.
d) Melhorar a capacidade dos dutos com vapor conduzirem calor para o ambiente.
e) Usar o calor liberado com os gases pela chaminé para mover um outro gerador.
Proposto
15) No rótulo de uma lata de leite em pó lê-se:
Valor energético: 1.509kJ por 100g (361kcal).
Se toda energia armazenada em uma lata contendo 400g de leite fosse utilizada para levantar um objeto de 10kg, a altura atingida seria de aproximadamente:
Dado: g = 10m/s2
a) 25 cm
b) 15 m
c) 400 m
d) 2 km
e) 60 km