Física e Química A Física e Química A – 10º ANO

Física e Química A – 10º ANO
FICHA DE TRABALHO N.º 14
TEMA Energia para o movimento
11.. Numa corrida de Fórmula 1, o motor de uma das viaturas transmite às rodas energia, a qual lhe permite aplicar uma
força resultante que realiza um trabalho de 2,00 x 106 J ao longo de uma recta com 200 m de comprimento. Qual o
valor da força eficaz aplicada pelos pneus? (R: 1,0 x 104 N)
22.. Um halterofilista levanta 160 kg desde o solo até uma altura de 2,20 m. Qual o trabalho da força aplicada pelo
halterofilista? (R: 3,52 x 103 J)
33.. Um alpinista de 60 kg escala um penhasco num declive de 20 m de comprimento que faz um
ângulo de 53º com a horizontal, como se representa na figura 1. Calcula:
3
3.1. o trabalho realizado pela força gravítica; (R: - 9,6 x 10 J)
3
3.2. o trabalho realizado pela força muscular da alpinista. (R: 9,6 x 10 J)
Figura 1
44.. O corpo de 2000 g da figura 2 desloca-se de 10,0 m, ao longo de uma superfície horizontal, sofrendo a acção da força
r
F de intensidade 10,0 N. A força de atrito entre o bloco e o plano é de 2,0 N.
r
4.1. Qual o trabalho realizado pela força F ? (R: - 80 J)
Figura 2
4.2. Qual o trabalho da força resultante das forças aplicadas sobre o corpo? (R:
100 J)
55.. Um corpo, de massa 1,0 kg, sobe o plano inclinado da figura 3 por acção de
r
Figura 3
uma força exterior constante F de 10,0 N de intensidade. Considera o atrito
desprezável.
5.1. Calcula o trabalho realizado pela força gravítica, quando o deslocamento
é de 10,0 m. (R: - 60,2 J)
5.2. Calcula o trabalho da resultante das forças aplicadas sobre o corpo. (R:
19,7 J)
66.. Um corpo A tem o dobro da massa do corpo B e os dois deslocam-se com a mesma velocidade. A relação entre as
energias cinéticas dos dois corpos é (escolhe a opção correcta):
(A) EcA = EcB
(B) EcA = 2 EcB
(C) EcA = 4 EcB
(D) 2 EcA = 4 EcB
77.. Um corpo A tem metade da massa do corpo B e desloca-se ao quádruplo da velocidade. A relação entre as energias
cinéticas dos dois corpos é (escolhe a opção correcta):
(A) EcA = EcB
(B) EcA = 2 EcB
(C) EcA = 4 EcB
(D) EcA = 8 EcB
88.. Um pára-quedista desce com uma velocidade de valor constante. Sabendo que o conjunto (pára-quedista + páraquedas) tem uma massa de 100, 0 kg, determina o módulo da força de resistência do ar. (R: 1000 N)
A Professora: Cristina Vieira da Silva
99.. Um corpo de C, de massa 2,0 kg, move-se sobre uma superfície
Figura 4
horizontal com velocidade constante. Num dado instante, aplica-se
r
ao corpo C uma força F , de 10 N, como indica a figura 4. Considera o
atrito desprezável. Para o movimento de C, após a aplicação da força
r
F , calcula:
r
9.1. o trabalho realizado pela força F ao longo dum deslocamento
de 10 m. (R: - 80 J)
9.2. a variação da energia cinética do corpo no deslocamento considerado na alínea anterior. (R: - 80 J)
1100.. Um bloco de massa M desliza uma distância L ao longo de um plano inclinado
que faz um ângulo θ com a horizontal (figura 5). Podemos afirmar que a
variação de energia cinética até à base do plano é:
(A) ∆Ec = M g L tan θ
(B) ∆Ec = M g L
Figura 5
(C) ∆Ec = M g L cos θ
(D) ∆Ec = M g L sin θ
1111.. Um bloco de massa 2,0 kg é puxado horizontalmente ao longo de um trajecto de 10,0 m por uma força constante de
15,0 N que faz um ângulo de 60º com o deslocamento. Desprezando os atritos, podemos afirmar que a variação de
energia cinética do bloco é (escolhe a opção correcta):
(A) 40,0 J
(C) 75 J
6
(B) 300 J
(D) 7,50 x 10 mJ
(E) 20,0 J
(G) – 750 J
(F) – 0,75 kJ
(R: C)
1122.. Um corpo de 2,0 kg é lançado ao ar, subindo até uma altura de 80 m. O trabalho realizado pela força gravítica foi de
(escolhe a opção correcta):
(A) 1,6 x 103 J
(B) – 1,6 x 106 mJ
(C) – 1,6 kJ
(D) – 1,6 x102 J
(R: C)
1133.. Um corpo A é elevado 4 m verticalmente. Um corpo B, com massa igual à de A, é deslocado ascendentemente
durante 8 m ao longo de um plano inclinado que faz um ângulo de 30º com a horizontal. A relação entre as energias
potenciais dos dois corpos, relativamente ao nível de referência é (escolhe a opção correcta):
(A) EpA = EpB
(B) EpA = 2 EpB
(C) EpA = 4 EpB
(D) 2 EpA = EpB
(R: A)
1144.. A figura 6 representa uma montanha-russa dum
parque de diversões, onde desliza um carro com
pessoas, de massa total 200 kg. Considera o atrito
desprezável. Sabendo que o carro passa em A com
uma velocidade de valor 10 m/s, calcula:
Figura 6
4
14.1. A energia mecânica no ponto A. (R: 9x 10 J)
14.2. O valor da velocidade do corpo em B. (R: 26
m/s)
4
14.3. A energia cinética em C. (R: 9 x 10 J)
14.4. A altura do ponto D, sabendo que o carro lá passa com uma velocidade de 2,0 m/s. (R: 45 m)
4
14.5. O trabalho da força gravítica desde B até D. (R: - 7 x 10 J)
A Professora: Cristina Vieira da Silva
1155.. Uma esfera de massa 5 kg é abandonada de uma altura de 45,0 m. Calcula o valor da velocidade com que o corpo
atinge o solo, desprezando o atrito do ar. (R: 30 m/s)
1166.. Do alto de uma torre de 61,6 m de altura, lança-se um corpo verticalmente, para baixo, com velocidade de 8,0 m/s.
Calcula a velocidade com que o corpo atinge o solo, desprezando os efeitos da resistência do ar.
1177.. Um rapaz faz um salto acrobático de um penhasco na margem de um rio, como é representado na figura 7. O
comprimento (L) da corda é de 6,00 m e o rapaz parte do repouso.
Despreza todos os atritos.
Figura 7
17.1. Determina o valor da velocidade do rapaz no momento em que
larga a corda. (R: 11 m/s)
17.2. Considerando o valor da velocidade do rapaz no instante em
que atinge a água 160 m/s, determina a altura do penhasco
de onde o rapaz saltou. (R: 7,95 m)
1188.. Um esquiador de massa m = 70 kg parte do repouso no ponto P e desce pela rampa representada na figura 8. Supõe
que as perdas de energia por atrito são
desprezáveis. A energia cinética e o valor da
velocidade do esquiador quando passa pelo ponto
Q, 5,0 m abaixo do ponto P, são, respectivamente:
Figura 8
(A) 3500 J e 15 m/s
(B) 350 J e 15 m/s
(C) 3500 mJ e 10 m/s
(D) 3,5 kJ e 20 m/s
(E) 3500 J e 10 m/s
(R: E)
1199.. Para tentar vencer um desnível de 0,5 m entre duas calçadas planas e horizontais, um rapaz (de massa 50,0 kg)
adquire, com o seu skate, 300 J de energia cinética (figura 9).
Considerando desprezáveis os atritos, pode-se concluir que
nestas condições:
Figura 9
(A) consegue atingir a altura de 0,5 m, mas fica em repouso.
(B) não conseguirá ultrapassar o desnível.
(C) consegue ultrapassar o desnível e move-se com valor de
energia cinética igual a 30,0 J.
(D) consegue ultrapassar o desnível e move-se com valor de energia cinética igual a 50,0 J.
(R: D)
2200.. Um corpo de 800 g passa pelo ponto A com uma velocidade de 5,0 m/s e pelo ponto B com uma velocidade de 10,0
m/s, conforme se representa na figura 10.
Entre B e C o corpo é actuado por uma força de atrito
com uma intensidade de 2,0 N e, a partir de C, no
segundo plano inclinado, não há atrito.
20.1. Calcula o trabalho da força gravítica entre A e
B. (R: 40 J)
Figura 10
20.2. Determina, justificando, se há atrito entre A e B e qual a sua intensidade média. (R: 1,0 N)
A Professora: Cristina Vieira da Silva
20.3. Calcula a energia mecânica em C. (R: 20 J)
20.4. Calcula a altura a que o corpo sobe, no segundo plano inclinado. (R: 2,5 m)
20.5. Determina o valor da força que, fazendo um ângulo de 60º com o deslocamento, deveria actuar entre B e C
para que o corpo atingisse C com a mesma velocidade que tem em B. (R: 4,0 N)
2211.. Observa a figura 11. A calha, cujo perfil vertical se representa, tem um troço curvilíneo ABC onde os efeitos dos
atritos são desprezáveis, e um troço CD onde os efeitos dos atritos são significativos. Um partícula material, de
massa 1,0 kg, é abandonada em A e, sem nuca
perder o contacto com a calha, pára na posição D.
21.1. Calcula o valor da velocidade em C. (R: 10
Figura 11
m/s)
21.2. Calcula a intensidade da força de atrito,
suposta constante, que actua sobre a
partícula no troço que vai de C a D. (R: 2,5 N)
2222.. Um esquiador de massa 60 kg desliza de uma encosta, partindo do
repouso, de uma altura de 50 m (figura 12). Sabendo que a sua
velocidade ao chegar no fim da encosta é de 20 m/s, calcula a
perda de energia mecânica devido ao atrito. (R: - 1,8 x 104 J)
Figura 12
2233.. Um corpo de 2,0 kg é largado da posição A e cai sobre uma calha B que o desvia da trajectória, passando a deslocarse horizontalmente, conforme se representa na figura 13, efectuando um percurso BC de 4,0 m actuado por uma
força de atrito de 1,0 N. No percurso de C até D não se sabe se existe atrito a actuar sobre o corpo. No ponto D, o
corpo inverte o sentido do movimento. Considerando
desprezável o atrito do ar, calcula:
23.1. a energia mecânica total do sistema corpo +
Terra no ponto A; (R: 40 J)
23.2. o valor da velocidade do corpo a uma altura de
1,0 m; (R: 4,47 m/s)
Figura 13
23.3. o valor da velocidade do corpo em B; (R: 6,32
m/s)
23.4. o valor da velocidade do corpo em C; (R: 5,99 m/s)
23.5. se existe força de atrito entre C e D, e em caso afirmativo, qual o trabalho realizado pela mesma. (R: - 15,9 J)
2244.. Uma máquina realiza o trabalho de 8000 J em 1 min e 40 s.
24.1. Calcula a potência da máquina. (R: 80 W)
24.2. Em quanto tempo realiza a máquina um trabalho de 50 kJ? (R: 625 s)
24.3. Qual o rendimento do motor, sabendo que a sua potência total é de 160 W? (R: 50%)
Adaptado de “Ver +”, Plátano Editora
A Professora: Cristina Vieira da Silva