1º ano EF04 Trabalho, Energia e Potência

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Trabalho, energia e potência
1) Dois corpos, A e B, de massas diferentes, se
deslocam em linha reta com velocidades iguais.
Sabendo-se que a massa do corpo A é duas
vezes maior do que a massa do corpo B, a
energia cinética do corpo A é
(A) duas vezes maior do que a do corpo B.
(B) duas vezes menor do que a do corpo B.
(C) quatro vezes maior do que a do corpo B.
(D) quatro vezes menor do que a do corpo B.
2) Duas bolas de massas diferentes são
arremessadas verticalmente para cima com uma
mesma velocidade inicial e num mesmo instante.
Nessa situação, a resistência do ar pode ser
desprezada.
Em relação à situação descrita, são feitas as
afirmativas:
I. As energias potenciais gravitacionais das bolas,
em relação ao chão, aumentam, à medida que
elas sobem.
II. A energia potencial gravitacional da bola de
maior massa é, em cada instante, igual à energia
potencial gravitacional da outra bola.
III. A energia potencial gravitacional da bola de
menor massa é a mesma, tanto na subida quanto
na descida, quando ela passa por uma mesma
posição.
4) Numa montanha-russa, um carrinho de 300 kg
de massa é abandonado do repouso de um ponto
A, que está a 5 m de altura (dado: g = 10 m/s²).
Supondo-se que o atrito
assinale a CORRETA.
seja
desprezível,
(A) A velocidade no ponto B é mínima.
(B) O corpo atinge o ponto B com velocidade de
10 m/s.
(C) A energia potencial gravitacional é de 12000J
no ponto A.
(D) A energia potencial gravitacional é de 15000J
no ponto C.
5) Um corpo de massa m se movimenta num
campo de forças conservativo. Sua energia
mecânica é igual a 600J e o gráfico da sua
energia potencial é
Estão CORRETAS as afirmativas
(A) I e II, apenas.
(B) I e III, apenas.
(C) II e III, apenas.
(D) I, II e III.
Nessas condições, é CORRETO afirmar que
3) Quatro molas foram testadas em laboratório, a
fim de se determinar aquela que possui o maior
valor de constante elástica. O teste consistiu em
aplicar a mesma força sobre as quatro molas e
medir as respectivas deformações. Os resultados
obtidos estão representados na ilustração a
seguir.
A constante elástica de maior valor pertence à
mola de número
(A) 1
(B) 2
(C) 3
(D) 4
(A) no ponto de abscissa x=28m a energia
potencial é 200J.
(B) no ponto de abscissa x=0 a energia potencial
é 600J.
(C) no ponto de abscissa x=28m a energia
potencial é máxima e a cinética é nula.
(D) no ponto de abscissa x=16m a energia
cinética é nula e a energia potencial é máxima.
6) Uma bola é arremessada verticalmente para
baixo, do alto de um edifício. No ponto de
lançamento, a bola possui uma energia potencial
Ep = 10 J e uma energia cinética Ec = 5 J. A
resistência do ar no local da experiência não
pode ser desprezada. Na metade da altura, a
energia potencial é
(A) igual a 15 J.
(B) menor que 5,0 J.
(C) igual a 5,0 J.
(D) igual a 10 J.
(E) maior que 15 J.
7) Uma empilhadeira elétrica transporta do chão
até uma prateleira, a uma altura de 6,0m do
chão, um pacote de 120kg. O gráfico ilustra a
altura do pacote em função do tempo. A potência
aplicada ao corpo pela empilhadeira é
Dado: g = 10m/s2
(A) 120W
(B) 360W
(C) 720W
(D) 1,20kW
(E) 2,40kW
8) Uma bomba de 5,0 HP é usada para retirar
água de um poço cuja profundidade é 18 metros,
sendo g = 10 m/s², 1 HP = 750 W e a densidade
da água igual a 1000 kg/m³. Se, em 7 horas de
operação, foram retirados 420000 litros de água,
o rendimento da bomba foi de
(A) 50 %
(B) 20 %
(C) 80 %
(D) 60 %
9) Um ciclista desce uma ladeira, com forte vento
contrário
ao
movimento.
Pedalando
vigorosamente, ele consegue manter a
velocidade constante. É CORRETO afirmar que
a sua
(A) energia cinética está aumentando.
(B) energia cinética está diminuindo.
(C) energia potencial gravitacional está
aumentando.
(D) energia potencial gravitacional está
diminuindo.
(E) energia potencial gravitacional é constante.
10)Uma esfera de massa 0,10kg rola sobre o
perfil da montanha russa mostrado na figura
abaixo.
11) Daniel e André, seu irmão, estão parados em
um tobogã, nas posições mostradas nesta figura:
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
(A) energias cinéticas diferentes e módulos
velocidade diferentes.
(B) energias cinéticas iguais e módulos
velocidade iguais.
(C) energias cinéticas diferentes e módulos
velocidade iguais.
(D) energias cinéticas iguais e módulos
velocidade diferentes.
de
de
de
de
12) O teste Margaria de corrida em escada é um
meio rápido de medida de potência anaeróbica
de uma pessoa. Consiste em fazê-la subir uma
escada de dois em dois degraus, cada um com
18 cm de altura, partindo com velocidade máxima
e constante de uma distância de alguns metros
da escada. Quando pisa no 8º degrau, a pessoa
aciona um cronômetro, que se desliga quando
pisa no 12º degrau. Se o intervalo de tempo
registrado para uma pessoa de 70 kg foi de 2,8 s
e considerando a aceleração da gravidade igual a
10 m/s², a potência média avaliada por esse
método foi de
(A) 180 W.
(D) 500 W.
(B) 220 W.
(E) 644 W.
(C) 432 W.
13) Um pai de 70 kg e seu filho de 50 kg pedalam
lado a lado, em bicicletas idênticas, mantendo
sempre velocidade uniforme. Se ambos sobem
uma rampa e atingem um patamar plano, é
CORRETO afirmar que, na subida da rampa até
atingir o patamar, o filho, em relação ao pai
No instante representado, ela se move para baixo
(veja seta) com energia cinética igual a 0,10J.
Embora o atrito seja muito pequeno, a bola
acabará parando na posição: (g=10m/s2)
(A) 1
(B) 2
(C) 3
(D) 4
(E) 5
(A) realizou mais trabalho.
(B) realizou a mesma quantidade de trabalho.
(C) possuía mais energia cinética.
(D) possuía a mesma quantidade de energia
cinética.
(E) desenvolveu potência mecânica menor.
14) Dois serventes de pedreiro – Chico e João –
erguem baldes de concreto do solo até o
segundo andar de um edifício.
Chico
usa
um
sistema com duas
roldanas – uma
fixa e uma móvel-,
enquanto João usa
um sistema como
uma única roldana
fixa,
como
mostrado na figura.
17) 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. Supondo que
o atrito seja desprezível, pergunta-se
Considerando-se
essas
informações,
é
CORRETO afirmar que, para erguer baldes de
mesma massa até uma mesma altura, como
velocidade constante,
(A) o valor da velocidade no ponto B.
(B) a energia cinética do carrinho no ponto C, que
está a 4,0 m de altura.
(A) Chico faz a mesma força que João, mas
gasta mais energia que ele.
(B) Chico faz a mesma força que João, mas
gasta menos energia que ele.
(C) Chico faz uma força menor que João, mas
gasta, aproximadamente, a mesma energia que
ele.
(D) Chico faz uma força menor que João, mas
gasta mais energia que ele.
15) Um bloco de massa 2,0 kg sobe a rampa
ilustrada na figura, comprimindo uma mola de
constante elástica k = 200 N/m até parar em B.
Sabe-se que a velocidade do bloco em A era 8,0
m/s e que não houve quaisquer efeitos
dissipativos no trecho entre os pontos A e B.
Considerando-se a aceleração da gravidade local
igual a 10 m/s², é CORRETO afirmar que a
compressão MÁXIMA da mola terá sido
(A) 0,60 m.
(D) 0,80 m.
(B) 0,65 m.
(E) 0,85 m.
(C) 0,50 m.
16) Uma esfera de massa 0,20 kg presa a um fio
ideal de comprimento 0,40 m descreve uma
circunferência vertical. No ponto mais baixo da
trajetória, a velocidade da esfera é 6 m/s. A força
que traciona o fio no ponto mais alto da trajetória
é
(A) 0
(B) 8 N
(C) 10 N
(D) 16 N
(E) 2 N
18) Durante uma apresentação da Esquadrilha
da Fumaça, um dos aviões descreve a trajetória
circular da figura, mantendo o módulo de sua
velocidade linear sempre constante.
Sobre o descrito
afirmações:
são
feitas
as
seguintes
I A força com a qual o piloto comprime o assento
do avião varia enquanto ele percorre a trajetória
descrita.
II O trabalho realizado pela força centrípeta que
age sobre o avião é nulo em qualquer ponto da
trajetória.
III Entre os pontos A e B da trajetória descrita
pelo avião não há impulso devido à ação da força
centrípeta.
Somente é CORRETO o que se lê em
(A) I
(B) II
(C) III (D) II e III
(E) I e II
19) Um corpo de massa 20 kg, em uma posição
A, cai em queda livre de uma altura de 100 m
com relação ao solo, em um local cuja
aceleração da gravidade é 10 m/s². Após um
certo tempo, esse corpo passa por uma posição
B, situada a uma altura de 20 m do solo. Assinale
a alternativa que corresponde ao trabalho
realizado pelo corpo no deslocamento de A até B.
(A) 16000 J.
(C) 17000 J.
(B) 16500 J.
(D) 18000 J.
20) A mola da figura abaixo possui uma
constante elástica K = 280 N/m e está
inicialmente comprimida de 10 cm.
Uma bola com massa de 20 g encontra-se
encostada na mola no instante em que esta é
abandonada. Considerando g = 10 m/s² e que
todas as superfícies são perfeitamente lisas,
determine
(A) o valor da velocidade da bola no ponto D.
(B) o valor da força que o trilho exerce na bola no
ponto D.
(C) o valor da aceleração tangencial da bola
quando ela passa pelo ponto C.
21) Um carro recentemente lançado pela
indústria brasileira tem aproximadamente 1,5
tonelada e pode acelerar, sem derrapagens, do
repouso até uma velocidade escalar de 108 km/h,
em 10 segundos. (Fonte: Revista Quatro Rodas)
Despreze as forças dissipativas e adote 1 cavalovapor (Cv) = 750 W
23) Assinale a opção que melhor identifica os
tipos de energia envolvidos em cada uma das
situações I, II, e III, respectivamente,
(A) cinética; cinética, gravitacional e elástica;
cinética e gravitacional.
(B) cinética; cinética e gravitacional; cinética e
gravitacional.
(C) cinética e elástica; cinética, gravitacional e
elástica; cinética e gravitacional.
(D) cinética e elástica; cinética e elástica;
gravitacional.
24) Duas molas diferentes (A e B) e de mesmo
comprimento inicial são suspensas verticalmente
por uma de suas extremidades. Ao pendurarmos
massas iguais (m) em suas extremidades livres,
a mola A distende-se de um valor X, enquanto
que a mola B distende-se de 2x. Do experimento
realizado, é CORRETO afirmar que
(A) Qual o trabalho realizado, nessa aceleração,
pelas forças do motor do carro?
(B) Qual a potência média do motor do carro em
cv?
22) Um corpo C, de 1,0 kg de massa, inicialmente
em repouso no topo de um plano inclinado,
começa a deslizar sem atrito ao longo dele, até
atingir a mola M. Quando a mola atinge a
deformação máxima, o deslocamento do corpo C
ao longo do plano é de 3,0 m. Sendo a constante
elástica da mola de 750 N/m e supondo g,
aceleração da gravidade, igual a 10 m/s², é
CORRETO afirmar que a deformação da mola é
de
(A) 1,0 dm
(D) 4,0 dm
(B) 2,0 dm
(E) 5,0 dm
(C) 3,0 dm
(A) a constante elástica de A é igual à de B.
(B) a constante elástica de A é igual à metade da
de B.
(C) a mola B é mais “dura que a mola A.
(D) a mola A é mais “dura” que a mola B.
25) Observe o gráfico abaixo, que dá a potência
de uma máquina em função do tempo, e calcule
o trabalho realizado de 0 a 20 s.
(A) 14000 J.
(C) 15000 J.
(B) 16000 J.
(D) 18000 J.
26) O gráfico
representa a
intensidade da
força elástica
em função da
deformação x
de
um
estilingue.
29) O gráfico mostra como varia a intensidade da
força elástica que uma mola de 0,5kg aplica nas
mãos de um desportista quando ele faz
exercícios com um aparelho do tipo mostrado na
figura.
Sobre o gráfico é INCORRETO afirmar que
(A) a força é diretamente proporcional à
deformação do estilingue.
(B) o estilingue se deforma 20 cm quando
submetido a uma força de 40N.
(C) a constante elástica do estilingue é 200N/m.
(D) o estilingue acumula uma energia potencial
elástica igual a 200J quando ele se deforma 1m.
27) O gráfico representa as variações na energia
potencial gravitacional (Ep) e energia cinética
(Ec) de um corpo em seus movimentos de subida
e descida.
De acordo com o gráfico, assinale a CORRETA.
A) A 1ª fase representa o movimento de descida
do corpo.
B) A 2ª fase representa o movimento de subida
do corpo.
C) Quando o corpo atinge a altura máxima, sua
energia cinética também é máxima.
D) À medida que o corpo sobe, sua energia
cinética diminui e sua energia potencial
gravitacional aumenta.
28) Um carro com motor 1.6 tem uma potência de
110 cv. O cavalo-vapor (cv) é uma unidade de
potência que equivale a 75 kgf.m/s, sendo que
kgf significa quilograma-força que, na Terra, é por
definição igual a 9,8 N.
A potência desse carro no Sistema Internacional
de Unidades é de, aproximadamente,
(A) 8,4 x 10² kg.m²/s²
(C) 8,1 x 104 kg. m²/s²
(B) 8,4 x 10² kg.m²/s²
(D) 8,1 x 104 kg.m²/s²
De acordo com o gráfico, é CORRETO afirmar
que
A) A constante elástica da mola é 500 N/m.
B) A força necessária para a mola se deformar
0,4 cm é 400N.
C) A força elástica é inversamente proporcional à
deformação da mola.
D) A energia potencial elástica acumulada na
mola quando ela se deforma 1m é 25000 J.
30) Para entender os movimentos dos corpos,
Galileu discutiu o movimento de uma esfera de
metal em dois planos inclinados sem atritos e
com a possibilidade de se alterarem os ângulos
de inclinação, conforme mostra a figura. Na
descrição do experimento, quando a esfera de
metal é abandonada para descer um plano
inclinado de um determinado nível, ela sempre
atinge, no plano ascendente, no máximo, um
nível igual àquele em que foi abandonada.
Se o ângulo de inclinaçã do plano de subida for
reduzido a zero a esfera
(A) manterá sua velocidade constante, pois o
impulso resultante sobre ela será nulo.
(B) manterá sua velocidade constante, pois o
impulso da descida continuará a empurrá-la.
(C) diminuirá gradativamente a sua velocidade,
pois não haverá mais impulso para empurrá-la.
(D) diminuirá gradativamente a sua velocidade,
pois o impulso resultante será contrário ao seu
movimento.
(E) aumentará gradativamente a sua velocidade,
pois não haverá nenhum impulso contrário ao
seu movimento.
31) Sonic the Hedgehog (em português – Sonic,
o Ouriço) é um clássico personagem do vídeo
game criado na década de 90. Sonic é notório
por ser extremamente rápido, aventureiro e
corajoso.
33) Uma usina hidrelétrica tem uma queda
d’água com altura de 60 m e uma vazão de
2,0.10² m³/s. A densidade da água é 1,0 g/cm³ e
a aceleração da gravidade for 10 m/s². Calcule a
potência teórica da usina.
(A) 115 MW.
(B) 118 MW.
(C) 122 MW.
(D) 120 MW.
34) Um professor utiliza essa história em
quadrinhos para discutir com os estudantes o
movimento de satélites. Nesse sentido, pede a
eles que analisem o movimento do coelhinho,
considerando o módulo da velocidade constante.
Uma das maiores atrações do jogo é o looping
que ele faz em torno de um círculo vertical para
conseguir atravessar para o outro lado e
continuar sua missão.
Considerando que a circunferência do looping
tem 7,2 m de diâmetro e que as perdas de
energia por atrito são desprezíveis na situação,
quanto deve ser, em joules, a energia cinética
mínima que ele precisa ter, antes de começar o
looping para conseguir completar uma volta sem
cair e passar para o outro lado?
Para responder a essa questão, considere que
Sonic possui massa igual a 40 kg e que a
gravidade é igual a 10 m/s².
(A) 720.
(B) 1440.
(C) 3600.
(D) 7200.
32) Suponha que uma pessoa de massa 80 kg,
suba uma escada de 40 degraus, gastando um
tempo de 20 s. Considerando-se a aceleração da
gravidade como sendo de 10 m/s², tendo cada
degrau, 15 cm de altura.
Assinale a alternativa que corresponde
respectivamente, ao trabalho e à potência média
desenvolvida pelo peso da pessoa, ao subir a
escada.
(A) 4800 J e 240 W.
(B) 4600 J e 230 W.
(C) 600 J e 240 W.
(D) 4000 J e 260 W.
Desprezando a existência de forças dissipativas,
o vetor aceleração tangencial do coelhinho, no
terceiro quadrinho, é
(A) nulo.
(B) paralelo a sua velocidade linear e no mesmo
sentido.
(C) paralelo a sua velocidade linear e no sentido
oposto.
(D) perpendicular a sua velocidade linear e
dirigido para o centro da Terra.
(E) perpendicular a sua velocidade linear e
dirigido para fora da superfície da Terra.
35) O pêndulo de Newton pode ser constituído
por cinco pêndulos idênticos suspensos em um
mesmo suporte. Em um dado instante, as esferas
de três pêndulos são deslocadas para a
esquerda e liberadas, deslocando-se para a
direita e colidindo elasticamente com as outras
duas esferas, que inicialmente estavam paradas.
36) Uma massa m está presa na extremidade de
uma mola de massa desprezível e constante
elástica conhecida. A massa oscila em torno de
sua posição de equilíbrio x = 0, com amplitude A,
sobre uma superfície horizontal sem atrito. Qual
dos gráficos a seguir representa melhor a energia
cinética Ec, em função da posição x da massa?
O movimento dos pêndulos após a primeira
colisão está representado em
Respostas
1) A
2) B
3) A
4) B
5) D
6) C
7) B
8) C
9) D
10) A
11) D
12) A
13) E
14) C
15) A
16) B
17) (A) 10 m/s
(B) 3000 J
18) E
19) A
20) (A) 10 m/s
(B) 1,8 J
(B) 90 cv
21) (A) 6,75.105 J
22) B
23) A
24) B
25) C
26) D
27) D
28) D
29) D
30) A
31) C
32) A
33) D
34) A
35) C
36) A
(C) 10 m/s²