Questões de Vestibular
Sobre trabalho e energia em física
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Para ilustrar os princípios básicos de funcionamento de uma usina hidrelétrica e a relação das várias variáveis físicas envolvidas no processo, construiu-se o aparato ilustrado na figura precedente, no qual um tanque cilíndrico com diâmetro de seção transversal d0 está cheio de água até a uma altura h0 do fundo do tanque. Um tubo de captação da água, também cilíndrico e com secção transversal de diâmetro , é acoplado ao tanque no ponto 3, a uma altura h da base do tanque. A água então pode escoar, através de um tubo de escoamento, até um tubo de saída, com diâmetro d2 e no mesmo nível de altura do fundo do tanque. No ponto P2 do tubo de saída, a água é jorrada para fora em direção a uma roda dentada, fazendo-a girar (pela força exercida pelo jato de água). Uma torneira é instalada na parte superior do tanque para repor a água que é jorrada para fora e manter o nível da superfície livre, na parte superior do tanque, sempre constante. O aparato permite a variação tanto da altura h1 como do diâmetro d1 do tubo de captação. Na superfície livre, a velocidade de queda da água é v0, no ponto de entrada do tubo de captação em P1, a velocidade de escoamento da água é v1, e, no ponto de saída da água em 3, é 4. O diâmetro d0 é muito maior que o diâmetro d2 e d0 > d1 . A pressão atmosférica é indicada por p0, a densidade da água, por p, e a aceleração da gravidade, por g.
A potência máxima que pode ser transmitida pelo jato de água para a roda dentada é pA2 v32/2.
Use os valores aproximados: g = 10 m/s2 e π = 3.
Uma das etapas mais difíceis de um voo espacial tripulado é a
reentrada na atmosfera terrestre. Ao reencontrar as camadas
mais altas da atmosfera, a nave sofre forte desaceleração e sua
temperatura externa atinge milhares de graus Celsius. Caso a
reentrada não ocorra dentro das condições apropriadas, há risco de graves danos à nave, inclusive de explosão, e até mesmo
risco de ela ser lançada de volta ao espaço.
A figura I, precedente, mostra um caçador usando um arco e flecha em uma floresta, enquanto a figura II representa uma idealização da caça de uma onça, com o uso de uma flecha, lançada de uma altura h do solo, com inclinação θ e velocidade inicial vo. Na figura II, a flecha e a onça, separadas por uma distância d, são compreendidas como sistemas A figura I, precedente, mostra um caçador usando um arco e flecha em uma floresta, enquanto a figura II representa uma idealização da caça de uma onça, com o uso de uma flecha, lançada de uma altura h do solo, com inclinação θ e velocidade inicial vo. Na figura II, a flecha e a onça, separadas por uma distância d, são compreendidas como sistemas pontuais, estando uma árvore posicionada a uma distância L do ponto de lançamento da flecha.
Considerando-se que uma flecha com massa m = 250 g tenha sido lançada horizontalmente com velocidade v = 20 m/s e tenha percorrido uma trajetória retilínea até acertar o alvo, é correto afirmar, desprezando-se a resistência do ar, que a energia cinética da flecha, imediatamente antes de acertar o alvo, é menor que 450 J.
À exceção do pen drive, os equipamentos mencionados podem ser usados mesmo quando estão desconectados da tomada, graças à evolução tecnológica de suas baterias. De fato, na maior parte do tempo, o uso desses dispositivos se dá sem que estejam conectados à tomada.
PERIOTTI. Disponível em: www.germinaliteratura.com.br.
Acesso em: 4 mar. 2020 (adaptado).
Nesse contexto, as baterias funcionam transformando energia
Usina Hidrelétrica Henry Borden
O complexo Henry Borden, localizado no sopé da Serra do Mar, em Cubatão, é composto por duas usinas de alta queda (720 m), denominadas Externa e Subterrânea, com 14 grupos de geradores que são acionados por turbinas Pelton, perfazendo uma capacidade instalada de 890 MW, para uma vazão de 160 m3/s.
(www.emae.com.br. Adaptado.)
Considerando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 e a massa específica da água igual a 1,0 x 103 kg/m3, o rendimento das usinas do complexo Henry Borden, dado pela relação entre a capacidade instalada e a energia envolvida na queda é de, aproximadamente,
Sabendo-se que a temperatura de um gás ideal é diretamente proporcional à energia cinética média de suas moléculas, a relação entre as temperaturas TA, TB e TC é
(www.mrs.com.br. Adaptado.)
Considere que a locomotiva do texto utilize 100% da sua potência para levar uma carga de 500 toneladas Serra do Mar acima a uma velocidade constante. Desprezando-se o tempo de aceleração inicial, que é feita antes do trecho de subida, e utilizando-se g = 10 m/s² , o tempo total de subida é igual a
Considere o valor aproximado da aceleração da gravidade como sendo 10metros por segundo ao quadrado. O trabalho realizado pela força peso sobre um corpo de massa 1quilograma quando este é suspenso de uma altura de meio metro para uma altura de um metro e meio, em relação ao solo, é:
Com base nesse gráfico, a energia cinética adquirida pelo foguete após 10 s de voo é de, aproximadamente,
portinari.org Considere que um lavrador utiliza uma enxada de massa igual a 1,3 kg. Para realizar determinada tarefa, ele faz um movimento com a enxada que desloca seu centro de massa C entre os pontos x e y, sucessivamente, em uma altura h média de 0,8 m. Esse movimento é repetido 50 vezes, de modo que, ao final da tarefa, a força exercida pelo lavrador realiza o trabalho T. Observe o esquema:
Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 , o valor mínimo de T, em joules, é igual a:
Sendo R igual a 8,31 J/mol.K, é correto afirmarA energia irradiada pelo Sol provém da conversão de massa em energia durante reações de fusão de núcleos de hidrogênio para produzir núcleos de hélio. Atualmente, essas reações permitem ao Sol emitir radiação luminosa a uma potência de aproximadamente 4 x 1026 W. Supondo que essa potência tenha sido mantida desde o nascimento do Sol, cerca de 5 x 109 anos atrás, a massa correspondente àquela perdida pelo Sol até hoje é mais próxima de
Note e adote:
Velocidade da luz no vácuo: 3 x 108 m/s.
Considere que um anotem cerca de 3 x 107 s.
Uma comunidade rural tem um consumo de energia elétrica de 2 MWh por mês, Para suprir parte dessa demanda, os moradores têm interesse em instalar uma miniusina hidrelétrica em uma queda d'água de 15 m de altura com vazão de 10 litros por segundo, O restante do consumo seria complementado com painéis de energia solar que produzem 40 kWh de energia por mês cada um.
Considerando que a miniusina hidrelétrica opere 24h por dia com 100% de eficiência, o número mínimo de painéis solares necessários para suprir a demanda da comunidade seria de:
Note e adote:
Densidade da água: 1 kg/litro.
1 mês = 30 dias.
Aceleração da gravidade: g = 10 m/s2.
(pedal.com.br)
Durante esse movimento, o ciclista tentou manter constante a velocidade de sua bicicleta sempre usando os freios, mas chegou ao final desse percurso a uma velocidade maior do que aquela que tinha ao iniciar seu movimento no alto da rampa. É correto afirmar que, ao final desse movimento de descida, sua energia
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