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01. (Uemg) Uma pessoa arrasta uma caixa sobre uma superfície sem atrito de duas maneiras distintas, conforme mostram as figuras (a) e (b). Nas duas situações, o módulo da força exercida pela pessoa é igual e se mantém constante ao longo de um mesmo deslocamento. Considerando a força F é correto afirmar que a) o trabalho realizado em (a) é igual ao trabalho realizado em (b). b) o trabalho realizado em (a) é maior do que o trabalho realizado em (b). c) o trabalho realizado em (a) é menor do que o trabalho realizado em (b). d) não se pode comparar os trabalhos, porque não se conhece o valor da força. 02. (Ufrgs) TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O enunciado abaixo refere-se à(s) questão(ões) a seguir. Uma partícula de 2kg está inicialmente em repouso em x=0m. Sobre ela atua uma única força F que varia com a posição x, conforme mostra a figura abaixo. Qual o trabalho realizado pela força F, em J, quando a partícula se desloca desde x=0m até x=4m? a) 24 b) 12 c) 6 d) 3 e) 0 03. (G1 - cps) Para transportar terra adubada retirada da compostagem, um agricultor enche um carrinho de mão e o leva até o local de plantio aplicando uma força horizontal, constante e de intensidade igual a 200N. Se durante esse transporte, a força resultante aplicada foi capaz de realizar um trabalho de 1.800 J então, a distância entre o monte de compostagem e o local de plantio foi, em metros, Lembre-se de que o trabalho realizado por uma força, durante a realização de um deslocamento, é o produto da intensidade dessa força pelo deslocamento. a) 6 b) 9 c) 12 d) 16 e) 18 04. (UFRN) H20 Oscarito e ANkito, operários da construção civil, recebem a tarefa de erguer, cada um deles, um balde cheio de concreto, desde o solo até o topo de dois edifícios de mesma altura, conforme ilustra a figura abaixo. Ambos os baldes têm a mesma massa. Oscarito usa um sistema com uma polia fixa e outra móvel, e Ankito usa um sistema apenas com uma polia fixa. Considere que o atrito, as massas das polias e a as massas das cordas são desprezíveis e que cada balde sobe com velocidade constante. Nestas condições, para erguer o balde, o trabalho realizado pela força exercida por Oscarito é: a) menor do que o trabalho que a força exercida por Ankito realiza, e a força mínima que ele exerce é menor que a força mínima que Ankito exerce. b) igual ao trabalho que a força exercida por Ankito realiza, e a força mínima que ele exerce é maior que a força mínima que Ankito exerce. c) menor do que o trabalho que a força exercida por Ankito realiza, e a força mínima que ele exerce é maior que a força mínima que Ankito exerce. d) igual ao trabalho que a força exercida por Ankito realiza, e a força mínima que ele exerce é menor que a força mínima que Ankito exerce. 05. (G1 - ifsp) O revezamento da tocha olímpica é um evento que ocorre desde os jogos de Berlim 1936. Este rito é um retrato das cerimônias que um dia fizeram parte dos Jogos Olímpicos da Antiguidade. Neste ano, nos Jogos Olímpicos Rio 2016, cerca de 12 mil condutores percorrerão 329 cidades até o Rio de Janeiro. Considere que a tocha utilizada na cerimônia tenha 1kg. Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta o módulo do trabalho realizado pela força 3F de um condutor que levante a tocha e se desloque por 200m na horizontal (eixo x)Adote g=10m/s2. a) 2.400 J b) 800 J c) 2.050 J d) 0 J e) 900 J 06. (UNICAMP SP) * H18 “Era uma vez um povo que morava numa montanha onde havia muitas quedas d’água. O trabalho era árduo e o grão era moído em pilões [...]. Um dia, quando um jovem suava ao pilão, seus olhos bateram na queda d’água onde se banhava diariamente. [...]. Conhecia a força da água, mais poderosa que o braço de muitos homens [...] Uma faísca lhe iluminou a mente: não seria possível domesticá-la, ligando-a ao pilão?” (Rubem Alves, Filosofia da Ciência: introdução ao Jogo e suas regras, São Paulo, Brasiliense, 1987.) Essa história ilustra a invenção do pilão d’água (monjolo). Podemos comparar o trabalho realizado por um monjolo de massa igual a 30 kg com aquele realizado por um pilão manual da massa igual a 5,0 kg. Nessa comparação desconsidere as perdas e considere g 10 m/s2. Um trabalhador ergue o pilão manual e deixa-o cair de uma altura de 60cm, o monjolo cai sobre grãos de uma altura de 2m. O pilão manual é batido a cada 2,0s, e o monjolo, a cada 4,0s. Quantas pessoas seriam necessárias para realizar com o pilão manual o mesmo trabalho que o monjolo, no mesmo intervalo de tempo? a) 2 b) 4 c) 5 d) 8 e) 10 07. (UFMG) H20 Um elevador transporta 10 pessoas entre o 1o e o 10o andar de um edifício, em 10s. Se realizar a mesma tarefa em 20s: a) realizará um trabalho duas vezes maior. b) desenvolverá uma potência média duas vezes maior. c) desenvolverá uma potência média duas vezes menor. d) realizará um trabalho duas vezes menor. e) desenvolverá a mesma potência média. 08. (UFMG) H20 Para chegar ao segundo andar de sua escola, André pode subir por uma escada ou por uma rampa. Se subir pela escada, com velocidade constante, ele demora 10s; no entanto, se for pela rampa, com a mesma velocidade, leva 15 s. Sejam TE o trabalho realizado e PE a potência média desenvolvida por André para ir ao segundo andar pela escada.Indo pela rampa, esses valores são, respectivamente, TR e PR. Despreze as perdas de energia por atrito. Com base nessas informações, é correto afirmar que: a) TE ≠ TR e PE < PR. b) TE ≠ TR e PE > PR. c) TE = TR e PE < PR. d) TE = TR e PE > PR. 09. (Uneb BA) H20 A água é um elemento vital para o ser humano. Para abastecer uma residência, a bomba retira água de um poço e enche o tanque de 1.000 L, em 10 minutos, conforme a figura. A água é lançada no tanque com velocidade de módulo 10 m/s e não há perdas por atrito no sistema. Sendo o módulo da aceleração da gravidade local igual a 10 m/s2 e a densidade da água 1,0 kg/ℓ, a potência mecânica da bomba (suposta constante) é igual a: a) 100 W b) 200 W c) 300 W d) 400 W e) 500 W 10. (Fuvest SP) H20 Um automóvel possui um motor de potência máxima P0. O motor transmite sua potência completamente às rodas. Movendo-se numa estrada retilínea horizontal, na ausência de vento, o automóvel sofre a resistência do ar, que é expressa por uma força cuja magnitude é F = A.v2, onde A é uma constante positiva e v é o módulo da velocidade do automóvel. O sentido dessa força é oposto ao da velocidade do automóvel. Não há outra força resistindo ao movimento. Nessas condições, a velocidade máxima que o automóvel pode atingir é v0. Se quiséssemos trocar o motor desse automóvel por um outro de potência máxima P, de modo que a velocidade máxima atingida, nas mesmas condições, fosse v = 2.v0, a relação entre P e P0 deveria ser: a) P = 2.P0 b) P = 4.P0 c) P = 8.P0 d) P = 12.P0 e) P = 16.P0 11. (TI) H20 Além de ser um esporte no qual brasileiros sempre se destacaram, a Fórmula 1 tem um importante papel no desenvolvimento tecnológico para a indústria automobilística. Muitas das inovações que observamos nos carros de passeio tiveram sua pesquisa e desenvolvimento no circuito da Fórmula 1. Atualmente, um novo dispositivo provoca polêmica, quanto às regras da competição, e, ao mesmo tempo, apresenta mais um avanço com relação ao reaproveitamento de energia. Esse dispositivo, representado pela sigla KERS – Kinetic Energy Recovering System (Sistema de Recuperação de Energia Cinética) acumula a energia produzida nas freadas para utilização posterior. Na prova de Interlagos de Fórmula 1, temos um total de 72 voltas. A cada volta, de acordo com o regulamento da FIA, o máximo de energia aproveitada no KERS deve ser de 400 kJ. Além disso, a potência adicional não pode exceder a 60 kW (60 kJ / s) num instante. O tempo útil de potência adicional que o piloto terá durante toda a prova está mais próximo de: a) 2 min. b) 4 min. c) 6 min. d) 8 min. e) 10 min. 12. (UFJF MG) H20 No movimento de queda livre de uma partícula próximo à superfície da Terra, desprezando-se a resistência doar, podemos afirmar que: a) a energia cinética da partícula se conserva; b) a energia potencial gravitacional da partícula se conserva; c) a energia mecânica da partícula se conserva; d) as energias, cinética e potencial gravitacional da partícula se conservam independentemente, fazendo com que a energia mecânica dela se conserve. 13. (ENEM) H20 Observe a situação descrita na tirinha abaixo. Assim que o menino lança a há transformação de um tipo de energia em outra. A transformação, nesse caso, é de energia: a) potencial elástica em energia gravitacional. b) gravitacional em energia potencial. c) potencial elástica em energia cinética. flecha d) cinética em energia potencial elástica. e) gravitacional em energia cinética. 14. (ITA SP) H20 Um “bungge jumper” de 2,0m de altura e 100 kg de massa pula de uma ponta usando uma “bungge cord” de 18m de comprimento quando não alongada, constante elástica de 200 N/m e massa desprezível, amarrada aos seus pés. Na sua descida, a partir da superfície da ponte, a corda atinge a extensão máxima, sem que ele toque nas rochas embaixo. Das opções abaixo, a menor distância entre a superfície da ponte e as rochas é: a) 26m b) 31m c) 36m d) 41m e) 46m 15. (ENEM) H18 - 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. 16. (ENEM) H02 O setor de transporte, que concentra uma grande parcela da demanda de energia no país, continuamente busca alternativas de combustíveis. Investigando alternativas ao óleo diesel, alguns especialistas apontam para o uso do óleo de girassol, menos poluente e de fonte renovável, ainda em fase experimental. Foi constatado que um trator pode rodar, nas mesmas condições, mais tempo com um litro de óleo de girassol, que com um litro de óleo diesel. Essa constatação significaria, portanto, que, usando óleo de girassol, a) o consumo por km seria maior do que com óleo diesel. b) as velocidades atingidas seriam maiores do que com óleo diesel. c) o combustível do tanque acabaria em menos tempo do que com óleo diesel. d) a potência desenvolvida, pelo motor, em uma hora, seria menor do que com óleo diesel. e) a energia liberada por um litro desse combustível seria maior do que por um de óleo diesel. 17. (ENEM) H23 Na figura a seguir está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina. b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água. c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento. d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água. e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água. 18. (UFMG) H17 Rita está esquiando numa montanha dos Andes. A energia cinética dela em função do tempo, durante parte do trajeto, está representada neste gráfico: Os pontos Q e R, indicados nesse gráfico, correspondem a dois instantes diferentes do movimento de Rita. Despreze todas as formas de atrito. Com base nessas informações, é correto afirmar que Rita 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. 19. (UFPE) H20 Um brinquedo consiste de duas peças de plástico ligadas através de uma mola. Quando pressionado sobre o solo e abandonado, ele sobe verticalmente na direção normal. O centro de massa do brinquedo atinge uma altura máxima de 50,0cm, quando a compressão inicial da mola é de 2,0 cm. Se a massa total do brinquedo vale 200g, quanto vale a constante de força da mola? a) 1,0 x 103 N/m b) 2,0 x 103 N/m c) 3,0 x 103 N/m d) 4,0 x 103 N/m e) 5,0 x 103 N/m 20. (UNIVASF PE) H20 Acredita-se que a extinção dos dinossauros se deva à queda de um meteorito de aproximadamente 12,8 km de diâmetro e massa de 4,8 x 1016 kg que se chocou com a Terra a uma velocidade em torno de 72 mil km/h, cerca de 65 milhões de anos atrás. O raio e a massa da Terra são, aproximadamente iguais a 6.400 km e 6x1024 kg, respectivamente. Considerando que, após o choque, o meteorito penetra completamente na Terra e que a velocidade de recuo da Terra é desprezível, das alternativas abaixo a que mais se aproxima da energia dissipada pelo impacto é: a) 9,8 x 1018J b) 3,456 x 1018J c) 9,6 x 1024J d) 19,2 x 1018J e) 1,2 x 1033J 21. (FUVEST SP) H18 Em um terminal de cargas, uma esteira rolante é utilizada para transportar caixas iguais, de massa M = 80kg, com centros igualmente espaçados de 1m. Quando a velocidade da esteira é 1,5 m/s, a potência dos motores para mantê-la em movimento é P0. Em um trecho de seu percurso, é necessário planejar uma inclinação para que a esteira eleve a carga a uma altura de 5m, como indicado. Para acrescentar essa rampa e manter a velocidade da esteira, os motores devem passar a fornecer uma potência adicional aproximada de: a) 1200W b) 2600W c) 3000W d) 4000W e) 6000W Resposta da questão 01: [C] Como o trabalho realizado na situação envolve translação na horizontal, sendo o deslocamento igual em ambos os casos, terá maior trabalho realizado a situação que envolver a maior força na direção horizontal. Como os módulos das forças são iguais nos dois casos, a primeira situação, caso (a), tem uma redução da força na direção do deslocamento (horizontal) por ser uma força inclinada, realizando menor trabalho no trecho. No caso (b) temos o maior trabalho realizado, pois a força é aplicada na mesma direção do deslocamento. Resposta da questão 02: [B] O trabalho realizado pela força representa a área sob o gráfico Fxd : 4 m 6 Nárea 12 J 2 τ τ τ⋅= ⇒ = ∴ = Resposta da questão 03: [B] 1 800W Fdcos 1 800 200dcos0 d d 9m. 200 α= ⇒ = ° ⇒ = ⇒ = Resposta da questão 04: [D] Resposta da questão 05: [D] Ao levantar a tocha o corredor exerce um trabalho nulo. W = F ⋅d ⋅cosθ⇒ W = F ⋅d ⋅cos90° ⇒ W = F3 3 ⋅d ⋅0 ⇒ W = 0 Resposta da questão 06: [E] Resposta da questão 07: [C] Resposta da questão 08: [C] Resposta da questão 09: [B] Resposta da questão 10: [C] Resposta da questão 11: [D] Resposta da questão 12: [C] Resposta da questão 13: [C] Resposta da questão 14: [D] Resposta da questão 15: [A] Resposta da questão 16: [E] Resposta da questão 17: [B] Resposta da questão 18: [B] Resposta da questão 19: [E] Resposta da questão 20: [C] Resposta da questão 21: [E] 01. (Uem-pas) Sabemos que os exercícios físicos promovem o aumento da musculatura estriada esquelética. Iniciando um exercício, com o braço na posição vertical junto a seu corpo, um atleta segura em sua mão uma massa de 5kg Mantendo seu antebraço na vertical, ele eleva essa massa em velocidade constante até seu braço atingir a posição horizontal e parar. Assinale o que for correto. 01) Na posição inicial, a força que o atleta exerce sobre a massa é de 50N. 02) Enquanto o atleta ergue a massa ocorre o deslizamento das fibras da proteína actina sobre as moléculas de miosina. 04) A contração muscular ao levantar a massa ocorre devido ao encurtamentodas fibras musculares estriadas esqueléticas. 08) No indivíduo adulto, as células da musculatura estriada esquelética estão em constante divisão celular, favorecida pela intensidade da atividade física. 16) Se o braço do atleta mede 0,35m, o trabalho realizado por ele sobre a massa foi de 17,5J. 02. (Espcex (Aman) 2018) Um bloco de massa igual a 1,5kg, é lançado sobre uma superfície horizontal plana com atrito com uma velocidade inicial de 6m/s em t1=0s. Ele percorre uma certa distância, numa trajetória retilínea, até parar completamente em t2=5s. conforme o gráfico abaixo. O valor absoluto do trabalho realizado pela força de atrito sobre o bloco é 03. (Efomm 2018) Em uma mesa de 1,25 metros de altura, é colocada uma mola comprimida e uma esfera, conforme a figura. Sendo a esfera de massa igual a 50g, e a mola comprimida em 10cm, se ao ser liberada a esfera atinge o solo a uma distância de 5 metros da mesa, com base nessas informações, pode-se afirmar que a constante elástica da mola é: (Dados: considere a aceleração da gravidade igual a 10m/s2) a) 62,5 N m b) 125 N m c) 250 N m d) 375 N m e) 500 N m 04. (Ufpr 2018) Numa competição envolvendo carrinhos de controle remoto, a velocidade de dois desses carrinhos foi medida em função do tempo por um observador situado num referencial inercial, sendo feito um gráfico da velocidade v em função do tempo t para ambos os carrinhos. Sabe-se que eles se moveram sobre a mesma linha reta, partiram ao mesmo tempo da mesma posição inicial, são iguais e têm massa constante de valor m=2kg. O gráfico obtido para os carrinhos A (linha cheia) e B (linha tracejada) é mostrado a seguir. a)4,5 J b) 9,0 J c) 15 J d) 27 J e) 30 J Com base nos dados apresentados, responda: a) Após 40 s de movimento, qual é a distância entre os dois carrinhos? b) Quanto vale o trabalho total realizado sobre o carrinho A entre os instantes t 0 s= e t 10 s?= c) Qual o módulo da força resultante sobre o carrinho B entre os instantes t 20 s= e t 40 s?= 05. (Unicamp 2018) Importantes estudos sobre o atrito foram feitos por Leonardo da Vinci (1452-1519) e por Guillaume Amontons (1663-1705). A figura (a) é uma ilustração feita por Leonardo da Vinci do estudo sobre a influência da área de contato na força de atrito. a) Dois blocos de massas 1m 1,0 kg= e 2m 0,5 kg= são ligados por uma corda e dispostos como mostra a figura (b). A polia e a corda têm massas desprezíveis, e o atrito nas polias também deve ser desconsiderado. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco de massa 2m e a superfície da mesa é c 0,8.μ = Qual deve ser a distância de deslocamento do conjunto para que os blocos, que partiram do repouso, atinjam a velocidade v 2,0 m s?= b) Em certos casos, a lei de Amontons da proporcionalidade entre a força de atrito cinético e a força normal continua válida nas escalas micrométrica e nanométrica. A figura (c) mostra um gráfico do módulo da força de atrito cinético, atF , em função do módulo da força normal, N, entre duas monocamadas moleculares de certa substância, depositadas em substratos de vidro. Considerando N 5,0 nN,= qual será o módulo do trabalho da força de atrito se uma das monocamadas se deslocar de uma distância d 2,0 mμ= sobre a outra que se mantém fixa? 06. (Espcex (Aman) 2018) Um operário, na margem A de um riacho, quer enviar um equipamento de peso 500 N para outro operário na margem B. Para isso ele utiliza uma corda ideal de comprimento L 3 m,= em que uma das extremidades está amarrada ao equipamento e a outra a um pórtico rígido. Na margem A, a corda forma um ângulo θ com a perpendicular ao ponto de fixação no pórtico. O equipamento é abandonado do repouso a uma altura de 1,20 m em relação ao ponto mais baixo da sua trajetória. Em seguida, ele entra em movimento e descreve um arco de circunferência, conforme o desenho abaixo e chega à margem B. Desprezando todas as forças de atrito e considerando o equipamento uma partícula, o módulo da força de tração na corda no ponto mais baixo da trajetória é Dado: considere a aceleração da gravidade 2g 10 m s .= a) 500 N b) 600 N c) 700 N d) 800 N e) 900 N 07. (Fuvest 2018) O projeto para um balanço de corda única de um parque de diversões exige que a corda do brinquedo tenha um comprimento de 2,0 m. O projetista tem que escolher a corda adequada para o balanço, a partir de cinco ofertas disponíveis no mercado, cada uma delas com distintas tensões de ruptura. A tabela apresenta essas opções. Corda I II III IV V Tensão de ruptura (N) 4. 7.50012.40 20.00 29.00 Ele tem também que incluir no projeto uma margem de segurança; esse fator de segurança é tipicamente 7, ou seja, o balanço deverá suportar cargas sete vezes a tensão no ponto mais baixo da trajetória. Admitindo que uma pessoa de 60 kg, ao se balançar, parta do repouso, de uma altura de 1,2 m em relação à posição de equilíbrio do balanço, as cordas que poderiam ser adequadas para o projeto são Note e adote: - Aceleração da gravidade: 210 m s . - Desconsidere qualquer tipo de atrito ou resistência ao movimento e ignore a massa do balanço e as dimensões da pessoa. - As cordas são inextensíveis. a) I, II, III, IV e V. b) II, III, IV e V, apenas. c) III, IV e V, apenas. d) IV e V, apenas. e) V, apenas. 08. (Fmp 2018) Um elevador de carga de uma obra tem massa total de 100 kg. Ele desce preso por uma corda a partir de uma altura de 12 m do nível do solo com velocidade constante de 1,0 m s. Ao chegar ao nível do solo, a corda é liberada, e o elevador é freado por uma mola apoiada num suporte abaixo do nível do solo. A mola pode ser considerada ideal, com constante elástica k, e ela afunda uma distância de 50 cm até frear completamente o elevador. Considerando que a aceleração da gravidade seja 210 m s , e que todos os atritos sejam desprezíveis, o trabalho da força de tração na corda durante a descida dos 12 metros e o valor da constante da mola na frenagem valem, respectivamente, em kilojoules e em newtons por metro, a) 0; 400 b) 12; 400 c) 12; 4400− d) 12; 400− e) 12; 4400 09. (Famerp 2018) A figura mostra o deslocamento horizontal de um bloco preso a uma mola, a partir da posição A e até atingir a posição C. O gráfico representa o módulo da força que a mola exerce sobre o bloco em função da posição deste. O trabalho realizado pela força elástica aplicada pela mola sobre o bloco, quando este se desloca da posição A até a posição B, é a) 0,60 J. b) 0,60 J.− c) 0,30 J.− d) 0,80 J. e) 0,30 J. 10. (Unicamp 2018) O primeiro satélite geoestacionário brasileiro foi lançado ao espaço em 2017 e será utilizado para comunicações estratégicas do governo e na ampliação da oferta de comunicação de banda larga. O foguete que levou o satélite ao espaço foi lançado do Centro Espacial de Kourou, na Guiana Francesa. A massa do satélite é constante desde o lançamento até a entrada em órbita e vale 3m 6,0 10 kg.= × O módulo de sua velocidade orbital é igual a 3 orV 3,0 10 m s.= × Desprezando a velocidade inicial do satélite em razão do movimento de rotação da Terra, o trabalho da força resultante sobre o satélite para levá-lo até a sua órbita é igual a a) 2 MJ. b) 18 MJ. c) 27 GJ. d) 54 GJ. 11. (G1 - ifba 2018) O Beach Park, localizado em Fortaleza-CE, é o maior parque aquático da América Latina situado na beira do mar. Uma das suas principais atrações é um toboágua chamado “Insano”. Descendo esse toboágua, uma pessoa atinge sua parte mais baixa com velocidade módulo 28 m s. Considerando-se a aceleração da gravidade com módulo 2g 10 m s= e desprezando-se os atritos, estima-se que a altura do toboágua, em metros, é de: a) 28 b) 274,4 c) 40 d) 2,86 e) 32 12. (Efomm 2018) Considere um objeto de massa 1kg. Ele é abandonado de uma altura de 20 m e atinge o solo com velocidade de 10 m s. No gráfico abaixo, é mostrado como a força F de resistência do ar que atua sobre o objeto varia coma altura. Admitindo que a aceleração da gravidade no local é de 210 m s , determine a altura h, em metros, em que a força de resistência do ar passa a ser constante. a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 10 13. (Uerj simulado 2018) Um objeto de massa igual a 4,0 kg desloca- se sobre uma superfície horizontal com atrito constante. Em determinado ponto da superfície, sua energia cinética corresponde a 80 J; dez metros após esse ponto, o deslocamento é interrompido. O coeficiente de atrito entre o objeto e a superfície equivale a: a) 0,15 b) 0,20 c) 0,35 d) 0,40 14. (Unesp 2018) Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica presa a um aro lateral por 32 molas idênticas, como mostra a figura. Quando uma pessoa salta sobre esta minicama, transfere para ela uma quantidade de energia que é absorvida pela superfície elástica e pelas molas. Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas, uma pessoa transfira para ela uma quantidade de energia igual a 160 J, que 45% dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e que cada uma delas se distenda 3,0 mm. Nessa situação, a constante elástica de cada mola, em N m, vale a) 55,0 10 .× b) 11,6 10 .× c) 33,2 10 .× d) 35,0 10 .× e) 03,2 10 .× 15. (G1 - cftmg 2018) A figura abaixo representa uma esfera liberada do alto de uma rampa sem atrito, que passa pelos pontos A, B, C, D e E na descida. O diagrama abaixo da rampa relaciona os valores das energias cinética (Ec) e potencial (Ep) para os pontos citados. Se a mesma esfera descer uma outra rampa, com dimensões iguais, na presença de atrito, o diagrama que melhor representa as energias para os respectivos pontos nessa nova situação é: a) b) c) d) 16. (G1 - cps 2018) Um aluno deseja calcular a energia envolvida no cozimento de um certo alimento. Para isso, verifica que a potência do forno que utilizará é de 1.000 W. Ao colocar o alimento no forno e marcar o tempo ( t)Δ gasto até o seu cozimento, ele concluiu que 3 minutos eram o bastante. Dessa maneira, a energia (E) necessária para cozinhar o alimento é de Lembre-se que: EP tΔ = P = Potência (W) E = Energia (J) tΔ = variação de tempo (s) a) 180.000 J. b) 55.000 J. c) 18.000 J. d) 5.500 J. e) 1.800 J. 17. (G1 - cftmg 2017) Uma força horizontal de módulo constante F 100 N= é aplicada sobre um carrinho de massa M 10,0 kg= que se move inicialmente a uma velocidade iv 18 km h.= Sabendo-se que a força atua ao longo de um deslocamento retilíneo d 2,0 m,= a velocidade final do carrinho, após esse percurso, vale, aproximadamente, a) 5,0 m s. b) 8,1m s. c) 19,1m s. d) 65,0 m s. 18. (Unesp 2017) As pás de um gerador eólico de pequeno porte realizam 300 rotações por minuto. A transformação da energia cinética das pás em energia elétrica pelo gerador tem rendimento de 60%, o que resulta na obtenção de 1.500 W de potência elétrica. Considerando 3,π = calcule o módulo da velocidade angular, em rad s, e da velocidade escalar, em m s, de um ponto P situado na extremidade de uma das pás, a 1,2 m do centro de rotação. Determine a quantidade de energia cinética, em joules, transferida do vento para as pás do gerador em um minuto. Apresente os cálculos. 19. (Ufpr 2017) Nas Paralimpíadas recentemente realizadas no Brasil, uma das modalidades esportivas disputadas foi o basquetebol. Em um determinado jogo, foi observado que um jogador, para fazer a cesta, arremessou a bola quando o centro de massa dessa bola estava a uma altura de 1,4 m. O tempo transcorrido desde o instante em que a bola deixou a mão ao jogador até ter o seu centro de massa coincidindo com o centro do aro foi de 1,1s. No momento do lançamento, o centro de massa da bola estava a uma distância horizontal de 4,4 m do centro do aro da cesta, estando esse aro a uma altura de 3,05 m, conforme pode ser observado na figura a seguir. Considerando que a massa da bola é igual a 600 g, que a resistência do ar é desprezível e que o valor absoluto da aceleração gravidade é de 210 m s , determine, utilizando todas as unidades no Sistema Internacional de Unidades: a) A velocidade horizontal da bola ao atingir o centro do aro da cesta de basquete. b) A velocidade inicial vertical da bola. c) A energia cinética da bola no momento do lançamento (considerando o exato instante em que a bola deixa a mão do atleta). 20. (Uepg 2017) Um projétil, com uma massa de 2 kg, é lançado do solo com uma velocidade inicial de 10 m s, cuja direção faz 60° com a horizontal. Desprezando a resistência do ar, assinale o que for correto. Dados: 2g 10 m s= 01) A energia cinética do projétil no ponto mais alto da trajetória é 50 J. 02) A altura atingida pelo projétil, em relação ao solo, no ponto mais alto da trajetória é 3,75 m. 04) O alcance do lançamento é 5 3 m. 08) O projétil irá atingir o solo 1s após seu lançamento. 16) A energia potencial do projétil, em relação ao solo, no ponto mais alto da trajetória é 50 J. Resposta da questão 1: 01 + 02 + 04 + 16 = 23. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] Durante um movimento ocorrem contrações musculares do músculo esquelético, através de filamentos proteicos contráteis, que encurtam as fibras musculares, onde actina (filamento fino) desliza sobre a miosina (filamento grosso). A musculatura de um adulto não sofre divisão, apenas a formação de novas células para reparação. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] [01] Correta. F P F m g F 5 10 F 50 N = = ⋅ = ⋅ = [16] Correta. W F d W 50 0,35 W 17,5 J = ⋅ = ⋅ = Resposta da questão 2: [D] c 2 2 E 1,5 0 1,5 6 27 J 2 2 27 J τ Δ τ τ τ = ⋅ ⋅ = − ⇒ = − ∴ = Resposta da questão 3: [E] Após o lançamento horizontal, temos: Em y : 2 21 1h gt 1,25 10 t t 0,5 s 2 2 = ⇒ = ⋅ ⋅ ⇒ = (tempo de queda) Em x : d vt 5 v 0,5 v 10 m s= ⇒ = ⋅ ⇒ = (velocidade horizontal da esfera) Desprezando o atrito com a mesa, por conservação da energia mecânica: 2 2 2 2 kx mv 2 2 k 0,1 0,05 10 Nk 500 m = ⋅ = ⋅ ∴ = Resposta da questão 4: a) Como os móveis saem do mesmo ponto, ou seja, tem a mesma posição inicial e o gráfico nos traz a informação de que o carrinho A tem velocidade maior ou igual a zero, enquanto que o carrinho B tem ao longo de todo o trajeto, velocidade menor ou igual a zero, significando que ambos os carrinhos se deslocam em sentidos contrários na pista retilínea. Com isso, se afastam até o momento da parada. O deslocamento de cada carrinho é determinado pela área sob a curva de cada um, de acordo com o esquema: Para o carrinho A, o deslocamento será: ( ) A A A A S A1 A2 A3 A4 10 4 10 10 2S 4 2 10 2 S 20 30 20 10 S 80 m 2 2 2 = + + + ⋅ ⋅ = + + ⋅ + ⋅ + ⇒ = + + + ∴ = Para o carrinho B, o deslocamento será: ( ) ( ) ( ) B B B B S A5 A6 A7 10 2 20 2 S 10 2 S 10 20 20 S 50 m 2 2 = + + ⋅ − ⋅ − = + ⋅ − + ⇒ = − − − ∴ = − Logo, a distância entre os dois carrinhos após 40 s de movimento é a diferença de suas posições: ( )A Bs s s s 80 50 s 130 mΔ Δ Δ= − ⇒ = − − ∴ = b) Para determinar o trabalho neste trecho, temos que calcular a aceleração: ( ) ( ) 2 A 0 10 s A 0 10 s v 4 0a a 0,4 m s t 10 Δ Δ− − − = = ∴ = O trabalho será: ( ) ( ) F m a A 0 10 s A 0 10 sW F d W m a d = ⋅ − −= ⋅ → = ⋅ ⋅ Assim, temos: ( ) ( )A 0 10 s A 0 10 sW 2 0,4 20 W 16 J− −= ⋅ ⋅ ∴ = c) Para obtermos o módulo da força resultante sobre o carrinho B, devemos primeiramente encontrar a aceleração neste intervalo de tempo e depois aplicar o Princípio Fundamental da Dinâmica: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 B 20 40 s B 20 40 s R B 20 40 s R B 20 40 s 0 2va a 0,1m s t 20 F m a 2 0,1 F 0,2 N Δ Δ− − − − − − = = ∴ = = ⋅ = ⋅ ∴ = Resposta da questão 5: a) Dados: 2 1 2 cm 1kg;m 0,5 kg; 0,8; v 2 m s; g 10 m s .μ= = = = = A figura mostra as forças atuantes nos blocos: Na direção vertical, a resultante no bloco 2 é nula: ( ) ( ) 2 2 2 2 at c 2 at N P m g 0,5 10 N 5 N. F N 0,8 5 F 4 N.μ = = = ⇒ == = ⇒ = As trações 1T e 2T têm mesma intensidade, pois agem no mesmo fio. Calculando a aceleração dos blocos: ( )1 1 1 21 at 1 2 2 at 2 P T m a P F m m a 10 4 1,5 a a 4 m s . T F m a − = ⇒ − = + ⇒ − = ⇒ = − = Pela equação de Torricelli calcula-se o deslocamento: 2 2 0 0 v v= 2 2v 2 42a S S S 0,5m. 2a 2 4 8 Δ Δ Δ+ ⇒ = = = ⇒ = ⋅ b) Dados: 6N 5 nN; d 2 m 2 10 m.μ −= = = × O gráfico ao lado mostra que para 9 atN 5nN F 1,5nN 1,5 10 N. −= ⇒ = = × Calculando o módulo do trabalho da força de atrito: ( )9 6 15atFat FatW F dcos180 1,5 10 2 10 1 W 3,0 10 J. − − −= ° = × × × − ⇒ = × Resposta da questão 6: [E] Por conservação de energia, podemos determinar a velocidade no ponto mais baixo da trajetória: 2 2mv vmgh 10 1,2 v 24 m s 2 2 = ⇒ ⋅ = ⇒ = No ponto mais baixo, temos que: 2mv 50 24T P T 500 R 3 T 900 N ⋅ − = ⇒ = + ∴ = Resposta da questão 7: [C] Dados: 2 0L R 2 m; h 1,2 m; n 7; m 60 kg; v 0; g 10 m s .= = = = = = = Como as forças resistivas são desconsideradas, o sistema é conservativo. Então, pela conservação da energia mecânica, calcula-se a velocidade no ponto mais baixo (B), tomado como referencial de altura: 2 A B 2 2 mec mec m vE E m gh v 2gh 2 10 1,2 v 24. 2 = ⇒ = ⇒ = = × × ⇒ = No ponto mais baixo, a intensidade da resultante centrípeta é a diferença entre as intensidades da tração e do peso. ( )2 cp 60 24m vT P R T m g T 600 T 1.320 N. R 2 − = ⇒ − = ⇒ − = ⇒ = Considerando o coeficiente de segurança, n 7,= tem-se: máx máxT n T 7 1.320 T 9.240 N.= = × ⇒ = Portanto, as cordas que poderiam ser adequadas para o projeto são [III], [IV] e [V], apenas. Resposta da questão 8: [C] Dados: 2 0M 100kg; h 12m; v 1m s; x 50cm 0,5m; g 10m s ; v 0.= = = = = = = O teorema da energia cinética (T.E.C.) será aplicado às duas situações. Durante a descida dos 12 metros a velocidade é constante, portanto a variação da energia cinética é nula. As forças atuantes no elevador são o peso e a força de tração na corda. Assim: ( ) ( )cinR P F F F T.E.C. : W E W W 0 W Mgh 100 10 12 12.000J W 12kJ. Δ= ⇒ + = ⇒ = − = − = ⇒ = − Durante a frenagem até o repouso, agem no elevador o peso e a força elástica. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) el 2 2 cin 0R P F 22 2 MT.E.C. : W E W W v v 2 k 0,5k x M 100Mgx 0 1 100 10 0,5 2 2 2 2 k 550 k 4.400 N m. 8 Δ= ⇒ + = − ⇒ − = − ⇒ − = − ⇒ = ⇒ = Resposta da questão 9: [A] O trabalho realizado pela força elástica será a área sob a curva entre o deslocamento da posição A até a posição B, de acordo com o gráfico abaixo: A área hachurada é de: ( ) ( ) 0,20 0,10 m W Área 8 4 N W 0,60 J 2 − = = + ⋅ ∴ = Resposta da questão 10: [C] Pelo teorema da energia cinética: ( )23 322 3 6 90 cinR R 6 10 3 10mvmvW E 0 3 10 9 10 27 10 2 2 2 W 27MJ. Δ × × × = = − = − = × × × = × ⇒ = Resposta da questão 11: [C] Analisando o sistema e aplicando o teorema da conservação da energia mecânica: 2 2 2mv v 28mgh h h 39,2m h 40 m. 2 2g 2 10 = ⇒ = ⇒ ⇒ = ⇒ ≅ ⋅ Resposta da questão 12: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. i iE mgH 1 10 20 E 200 J= = ⋅ ⋅ ⇒ = Energia do objeto ao atingir o solo: 2 2 f f mv 1 10E E 50 J 2 2 ⋅ = = ⇒ = Portanto, houve uma perda de 150 J de energia mecânica devido ao trabalho da força de resistência do ar, que deve ser numericamente igual a área sob o gráfico: ( )20 h 12 120 6h 2 τ + ⋅ = = + Logo: 120 6h 150 h 5 m + = ∴ = Observação: Apesar de ser possível chegar a este resultado através dos cálculos corretos, a situação descrita no enunciado é inconsistente, uma vez que a força de resistência do ar se torna maior que o peso do objeto. Por este motivo, a questão deve ser anulada. Resposta da questão 13: [B] Com a energia cinética e massa, descobrimos a velocidade inicial: 2 0 c c 0 0 0 m v 2 E 2 80 JE v v v 2 10 m s 2 m 4 kg ⋅ ⋅ ⋅ = ⇒ = ⇒ = ∴ = Pela expressão de Torricelli, do MRUV, calculamos a aceleração do movimento: 2 2 2 2 0 0 v v v v 2 a s a 2 s Δ Δ − = + ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ ( )22 20 2 10a a 2 m s 2 10 − = ∴ = − ⋅ Pela 2ª Lei de Newton, a força resultante em módulo é: ( )2r at at atF F m a F 4 kg 2 m s F 8 N= = ⋅ ⇒ = ⋅ ∴ = Com a expressão da força de atrito, temos o valor do seu coeficiente: at at F 8 NF N 0,2 N 40 N μ μ μ= ⋅ ⇒ = = ∴ = Resposta da questão 14: [A] 3 T pot TDados: N 32; E 160J; E 45% E ; x 3mm 3 10 m. −= = = = = × A energia potencial elástica armazenada nas molas é, então: ( )pot potE 0,45 160 E 72J.= ⇒ = Como as molas estão associadas em paralelo, a constante elástica da mola equivalente é a soma das constantes. Assim: ( ) 2 2 eq pot pot pot 2 2 63 5 k x E32kx 72 72E E k 2 2 16 x 144 1016 3 10 k 5 10 N m. −− = ⇒ = ⇒ = = = ⇒ ×× = × Resposta da questão 15: [B] Para o caso da rampa com atrito, a cada ponto que a esfera passe na descida há perda da energia mecânica na forma de energia dissipativa (atrito), sendo que a energia potencial gravitacional vai se convertendo em energia cinética. Assim, a energia mecânica em cada ponto, que representa a soma das energias potencial e cinética devem ficar cada vez menor enquanto que a esfera desce. Quando a esfera chega ao fim da rampa, a energia potencial dever ser nula restando somente a energia cinética. Logo, a resposta correta é letra [B]. Resposta da questão 16: [A] Usando a equação fornecida para a potência, podemos calcular a energia necessária, bastando substituir os valores fornecidos com o cuidado de usar o tempo em segundos: t 3 minΔ = 60 s 1 min ⋅ t 180 sΔ∴ = E P t E 1000 W 180 s E 180.000 JΔ= ⋅ ⇒ = ⋅ ∴ = Resposta da questão 17: [B] iv 18km h 5m s.= = Supondo que a referida força seja a resultante, temos, pelo menos, duas soluções. 1ª Solução: Teorema da Energia Cinética. ( ) ( )2 2 2 2 2cin f i f fR f f m 10W E F d v v 100 2 v 5 v 40 25 2 2 v 65 v 8,1m s. Δ= ⇒ = − ⇒ × = − ⇒ = + ⇒ = ⇒ ≅ 2ª Solução: Princípio Fundamental e Equação de Torricelli. Se a força é paralela ao deslocamento, a aceleração escalar ou tangencial tem módulo constante e o movimento é uniformemente variado (MUV). Aplicando o Princípio Fundamental da Dinâmica: 2 resF m a 100 10 a a 10 m s .= ⇒ = ⇒ = Como o deslocamento é 2 m, aplicando a equação de Torricelli: 2 2 2 2 f i f fv v 2 a d v 5 2 10 2 65 v 8,1m s= + ⇒ = + × × = ⇒ ≅ Resposta da questão 18: Dados: Uf 300rpm 5Hz; 3; R 1,2m; P 1.500W; 60% 0,6.π η= = = = = = = Velocidade (escalar) angular: 2 f 2 3 5 30rad s.ω π ω= = × × ⇒ = Velocidade (escalar) linear: v R 30 1,2 v 36m s.ω= = × ⇒ = Energia cinética transmitida: cin T 5U cin cinU U T T E P t P 1.500 E t 60 E 1,5 10 J.P PP 0,6 P Δ Δ η η η = = = × ⇒ = × = ⇒ = Resposta da questão 19: Questão envolvendo lançamento oblíquo sem atrito. Sendo assim, a componente horizontal da velocidade é constante caracterizando um Movimento Retilíneo Uniforme neste eixo. Já a componente vertical da velocidade sofre a ação da aceleração gravitacional que age retardando a bola durante sua subida e acelerando-a na descida, correspondendo à um lançamento vertical em que as equações são análogas às do Movimento Retilíneo Uniformemente Variado. a) Cálculo da velocidade horizontal 0xv (constante): 0x 0x 0x s 4,4 mv v v 4 m s t 1,1s Δ Δ = ⇒ = ∴ = b) Cálculo da velocidade inicial vertical 0yv : Considerando o sentido positivo na vertical para cima, substituindo os dados na equação e explicitando a velocidade vertical inicial, ficamos com: 2 2 0 0y 0y 0y t 1,1h h v t g 3,05 1,4 v 1,1 10 2 2 v 7 m s = + ⋅ + ⇒ = + ⋅ − ⋅ ∴ = c) Para cálculo da Energia Cinética inicial ciE , necessitamos do módulo da velocidade inicial 0v que é a soma vetorial das suas componentes nos eixos horizontal e vertical. ( )22 2 2 2 2 2 20 0x 0y 0 0v v v v 4 7 v 65 m s= + ⇒ = + ∴ = Como a Energia Cinética é dada por: ( )22 ci ci ci 0,6 kg 65 m smvE E E 19,5 J 2 2 ⋅ = ⇒ = ∴ = Resposta da questão20: 02 + 04 = 06. [01] Falsa. No ponto mais alto da trajetória temos somente a velocidade no eixo horizontal 0xv e seu valor é fruto da decomposição da velocidade inicial 0v . 0x 0 0x 0x 1v v cos 60 v 10 m s v 5 m s 2 = ⋅ ° ⇒ = ⋅ ∴ = E a energia cinética neste ponto é: ( )22 c c c 2 kg 5 m sm vE E E 25 J 2 2 ⋅⋅ = ⇒ = ∴ = [02] Verdadeira. Para a altura máxima devemos calcular a componente da velocidade inicial na vertical 0yv e determinar o tempo de subida para finalmente achar a altura. 0y 0 0y 0y 3v v sen 60 v 10 m s v 5 3 m s 2 = ⋅ ° ⇒ = ⋅ ∴ = O tempo de subida st é dado por: ( )0y y y 0y s s s s2 5 3 0 m sv v 3v v g t t t t s g 210 m s −− = − ⋅ ⇒ = ⇒ = ∴ = Assim, a altura máxima h é: ( ) 222 0y s s g 3 10 m / s 3h v t t h 5 3 m / s s s h 3,75 m 2 2 2 2 = ⋅ − ⋅ ⇒ = ⋅ − ∴ = [04] Verdadeira. O alcance máximo será: máx 0x totalx v t= ⋅ Sendo o tempo total igual ao dobro do tempo de subida. máx máx 3x 5 m s 2 s x 5 3 m 2 = ⋅ ⋅ ∴ = [08] Falsa. O tempo total é igual ao dobro do tempo de subida como falado anteriormente. total total 3t 2 s t 3 s 2 = ⋅ ∴ = 16) Falsa. A energia potencial gravitacional na altura máxima é: 2 pg pg pgE m g h E 2 kg 10 m s 3,75 m E 75 J= ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅ ∴ =