Questões de Concurso
Comentadas sobre energia mecânica e sua conservação em física
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Calcule a aceleração da partícula no ponto x = 0 m.
Se deixamos o corpo no ponto C a uma velocidade de 4 m/s no sentido positivo de x, qual será a energia mecânica no ponto C?
Na figura precedente, estão esboçados quatro gráficos relativos à energia cinética dos elétrons ejetados, em experimentos, para a verificação do efeito fotoelétrico em diferentes elementos químicos. O efeito fotoelétrico diz respeito à interação da luz com a matéria conforme a teoria corpuscular. Na tabela apresentada, por sua vez, constam informações sobre as funções trabalho, em eV , para alguns elementos químicos. A função trabalho é a energia mínima necessária para ejetar um elétron da superfície de materiais.
Considerando essas informações e que a constante de Planck é igual h 4,14 x 10-15 eV, assinale a opção correta.
Um sistema é constituído por um bloco de massa m preso a uma mola de constante k, de forma que ele realiza um movimento harmônico simples entre os pontos A e –A, segundo ilustra a figura a seguir.
A partir da situação apresentada, julgue o item a seguir.
No momento em que o bloco está no ponto –A, a energia
cinética do sistema é mínima.
Em um sistema massa-mola, a energia mecânica E (soma da energia cinética com a potencial) é dada por 
em que x é o deslocamento do corpo de massa m a partir da
posição de equilíbrio, v é a velocidade do corpo e k é a constante
da mola na lei de Hooke.
Considerando que o sistema tenha sido posto em movimento e que não haja forças dissipativas, de modo que a energia mecânica permaneça constante, julgue o item subsequente.
As variáveis v e x estão relacionadas pela equação de uma
elipse de eixo maior dado por max
, em metros, ao ser empurrado pelo vento com uma força 
, em newtons. Se o caixote possuir uma energia cinética de 12 J no início do deslocamento 
, então sua energia cinética ao final do deslocamento será de 4 J.
No sistema mostrado na Figura abaixo, o coeficiente de atrito μ entre a superfície e o bloco de massa m = 500 g é igual a 0,75; a constante de rigidez da mola linear é igual a 16 kN/m; e a área do pistão do atuador é igual a 3 cm2 . Quando a pressão p é nula, a mola está indeformada.
Quando a pressão p aplicada no pistão do atuador é igual a 82,5 kPa, e a mola apresenta uma deflexão igual a 1 mm, a aceleração, em m/s2 , do bloco de massa m é igual a
Dado
g = 10 m/s2
O efeito da atiradeira gravitacional é produzido por uma “colisão” sem impacto de uma nave espacial com um planeta. Esse efeito é utilizado para fornecer um impulso adicional a uma nave espacial, aumentando sua velocidade.
A figura, a seguir, representa o planeta Saturno movendose em sentido x negativo, com uma velocidade orbital em relação ao Sol de módulo igual a vplaneta. Uma nave espacial dele se aproxima a uma velocidade de módulo igual a vinicial da nave em relação ao Sol. A força gravitacional de Saturno faz que a nave mude de direção e retorne em sentido oposto.
Um bloco, com 5 kg de massa, é abandonado de uma altura h = 200 cm de um plano inclinado e percorre um plano horizontal, comprimindo uma mola disposta conforme a figura. Desprezando os atritos e considerando a constante de mola k = 2 N/m, a deformação da mola é:
Segundo o princípio da conservação da energia, a energia mecânica total de um sistema que não sofre a ação de forças externas permanece constante. Assim, a energia é conservada quando a energia mecânica total é inalterada. Com base no princípio da conservação da energia, julgue o item a seguir, considerando que a aceleração da gravidade (g) seja igual a 10 m / s2 .
Uma bola de 380 g foi arremessada verticalmente, de baixo para cima, com velocidade inicial de módulo igual a 10 m/s. A altura máxima (h), em metros, que a bola atinge, supondo que a resistência do ar seja desprezível, está situada no intervalo 4,8m<h< 5,1 m.
Quando um foguete se movimenta no espaço vazio, seu momento é modificado porque parte de sua massa é eliminada na forma de gases ejetados. Como esses gases adquirem algum momento, o foguete recebe um momento compensador no sentido oposto, sendo, portanto, acelerado como resultado da propulsão dos gases ejetados. As figuras apresentadas ilustram o sistema de propulsão idealizado pelo cientista russo Konstantin Tsiolkovsky: um foguete de massa inicial m + Δm, que se desloca com velocidade v, sofre, em certo instante, um acréscimo de velocidade Δv ao ejetar parte da sua massa (Δm) em alta velocidade (ve). A velocidade inicial do foguete é muito menor que a velocidade da massa ejetada (v < ve). Tendo como referência as informações precedentes, julgue os itens subsequentes, assumindo que o momento linear do sistema se conserva e que as massas m e Δm não estão sujeitas a forças externas ou de campo. A energia cinética do sistema é conservada — ou seja, permanece constante — na direção do movimento mostrado nas figuras, devido à conservação do momento linear.
Quando um foguete se movimenta no espaço vazio, seu momento é modificado porque parte de sua massa é eliminada na forma de gases ejetados. Como esses gases adquirem algum momento, o foguete recebe um momento compensador no sentido oposto, sendo, portanto, acelerado como resultado da propulsão dos gases ejetados. As figuras apresentadas ilustram o sistema de propulsão idealizado pelo cientista russo Konstantin Tsiolkovsky: um foguete de massa inicial m + Δm, que se desloca com velocidade v, sofre, em certo instante, um acréscimo de velocidade Δv ao ejetar parte da sua massa (Δm) em alta velocidade (ve). A velocidade inicial do foguete é muito menor que a velocidade da massa ejetada (v < ve). Tendo como referência as informações precedentes, julgue os itens subsequentes, assumindo que o momento linear do sistema se conserva e que as massas m e Δm não estão sujeitas a forças externas ou de campo. O acréscimo de velocidade adquirida pelo foguete devido à ejeção contínua de sua massa depende das massas final e inicial do foguete.
Se a velocidade do carrinho ao passar pelo ponto C é de 8 m/s e entre os pontos A e C há uma perda de 4,5 . 103 J em sua energia mecânica, então a massa desse carrinho é de:
A figura precedente representa um bloco de massa m ligado a uma
mola de constante elástica k oscilando em uma superfície horizontal
sem atrito. Com base nessas informações, assinale a opção correta.
Em uma cena de crime, a equipe pericial encontrou um dispositivo cujo sistema de acionamento está apresentado na figura precedente. Ao se puxar a alavanca, é possível comprimir a mola, de constante elástica k = 800 N/m, por uma distância x, a partir do seu estado de repouso.
Com base nessas informações e sabendo que o projétil provoca
lesão em uma pessoa se for disparado com uma energia de pelo
menos 0,16 J, assinale a opção que apresenta, corretamente, a partir
de qual valor de x um disparo desse dispositivo provoca lesão em
uma pessoa.
Internet: <www.if.ufrgs.br> (com adaptações).
Considere-se um foguete lançado com uma velocidade vs. Para escapar do planeta, o foguete precisará atingir uma velocidade de escape (ve) correspondente a
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