Questões de Vestibular Sobre trabalho e energia em física

Analise as proposições com relação aos conceitos de trabalho, energia cinética, energia potencial e princípio de conservação da energia mecânica.

I. O trabalho realizado por uma força conservativa é independente da trajetória que une dois pontos quaisquer no espaço.

II. O trabalho realizado por todas as forças sobre um objeto é igual a variação da energia cinética do mesmo.

III. A força elétrica não conserva energia mecânica.

IV. A força magnética não realiza trabalho.

V. A variação da energia potencial gravitacional é nula para todas as trajetórias que unem dois pontos quaisquer no espaço.

Assinale a alternativa correta.

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 , é correto afirmar que

Considere a figura a seguir em que uma bola de massa m, suspensa na extremidade de um fio, é solta de uma altura h e colide elasticamente, em seu ponto mais baixo, com um bloco de massa 2m em repouso sobre uma superfície sem nenhum atrito. Depois da colisão, a bola subirá até uma altura igual a

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 m = 6,0x10^3 kg. O módulo de sua velocidade orbital é igual a . 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

Considere uma locomotiva puxando vagões sobre trilhos. Em um primeiro trecho da viagem, é aplicada uma força de 1 kN aos vagões, que se deslocam a 10 m/s. No trecho seguinte, é aplicada uma força de 2 kN e a velocidade é 5 m/s. A razão entre a potência no trecho inicial e no segundo trecho é

Em Física, Potência pode ser considerada como:

INSTRUÇÃO: Para responder à questão, analise a situação a seguir.

Duas esferas – A e B – de massas respectivamente iguais a 3 kg e 2 kg estão em movimento unidimensional sobre um plano horizontal perfeitamente liso, como mostra a figura 1.

Figura 1:

Inicialmente as esferas se movimentam em sentidos opostos, colidindo no instante t₁ . A figura 2 representa a evolução das velocidades em função do tempo para essas esferas imediatamente antes e após a colisão mecânica.

Figura 2:

Sobre o sistema formado pelas esferas A e B, é correto afirmar:

Uma estrela de nêutrons é o objeto astrofísico mais denso que conhecemos, em que uma massa maior que a massa do Sol ocupa uma região do espaço de apenas alguns quilômetros de raio. Essas estrelas realizam um movimento de rotação, emitindo uma grande quantidade de radiação eletromagnética a uma frequência bem definida. Quando detectamos uma estrela de nêutrons através desse feixe de radiação, damos o nome a esse objeto de Pulsar. Considere que um Pulsar foi detectado, e que o total de energia cinética relacionada com seu movimento de rotação equivale a 2×10⁴² J. Notou-se que, após um ano, o Pulsar perdeu 0,1% de sua energia cinética, principalmente em forma de radiação eletromagnética. A potência irradiada pelo Pulsar vale (Se necessário, utilize a aproximação 1 ano ~ 3,6×10⁷ s.)

Denomina-se energia eólica a energia cinética contida no vento. Seu aproveitamento ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação e, com o emprego de turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, é gerada energia elétrica. Existem atualmente, na região que mais produz energia eólica no Brasil, 306 usinas em operação, com o potencial de geração elétrica de aproximadamente 7.800 MWh (dados do Banco de Informações de Geração da ANEEL, 2016). Se nessa região, por razões naturais, a velocidade do vento fosse reduzida, mantendo-se a densidade do ar constante, teríamos uma redução de produção de energia elétrica. Indique a região em questão e qual seria a quantidade de energia elétrica produzida, se houvesse a redução da velocidade do vento pela metade.

No conto de Moacyr Scliar (Texto 7), temos o termo “trabalho”. Para a Física, esse termo pode estar relacionado com variação de energia e, nesse sentido, gases podem executar trabalho, como é o caso das locomotivas a vapor. No Brasil, uma das primeiras locomotivas a vapor dotadas de um mecanismo de articulação para suas rodas foi a Baldwin Flexible. Essa locomotiva, propulsionada por um motor a vapor, era composta de três partes: a caldeira, que produzia o vapor pela queima do combustível; a máquina térmica, que transformava a energia do vapor em trabalho mecânico, e a carroceria, que carregava a composição. A seguir, temos um quadro com as características de uma dessas locomotivas: Considerando-se a máquina térmica um sistema fechado, contendo um pistão que pode expandir-se livremente dentro de uma cavidade, aproveitando somente a energia proveniente do carvão, a variação do volume do gás na cavidade para um funcionamento de 5 minutos à potência máxima e considerando-se a pressão na cavidade igual à pressão máxima na caldeira será de (assinale a resposta correta):

Em 2015, somente o setor industrial brasileiro utilizou cerca de 170.000 GWh de energia para realização de suas atividades produtivas, via de regra, gerada por meio de usinas hidrelétricas e termoelétricas. Se fosse possível converter diretamente massa em energia, conforme proposto por Albert Einstein, quantos quilogramas de matéria, aproximadamente, seriam necessários para suprir todo o setor industrial brasileiro de 2015? (Dado: 1GWh = 10⁹ Wh)

Um carro de 1100 kg percorre uma estrada plana e retilínea. Em certo instante, o carro está a 10 m/s, acelerado com uma potência de 24,2 kW. Neste instante, a aceleração do carro é

Um estudo realizado pela Embrapa Agrobiologia demonstrou que a produção do etanol de cana-de-açúcar tem um balanço energético em torno de 9:1, o que significa que, para cada unidade de energia fóssil consumida durante o processo produtivo, são geradas nove unidades de energia renovável na forma de etanol. Sobre essa energia, é correto afirmar que houve, durante o processo de produção do etanol,

O gasto de energia pelo corpo humano depende da atividade física em execução. Ficar sentado consome de 3 a 7 kJ/min, em pé há um gasto de 6 a 10 kJ/min, caminhar consome de 5 a 22 kJ/min e jogar voleibol faz uso de 14 a 39 kJ/min. Considerando as taxas máximas de consumo energético, pode-se dizer corretamente que as atividades que mais preservam recursos energéticos no organismo são, em ordem crescente:

Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 26 m, aplicando uma força F de mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico abaixo representa a variação da intensidade de F, em newtons, em função do deslocamento d, em metros.

Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a:

Um homem arrasta uma cadeira sobre um piso plano, percorrendo em linha reta uma distância de 1 m.

Durante todo o percurso, a força que ele exerce sobre a cadeira possui intensidade igual a 4 N e direção de 60° em relação ao piso.

O gráfico que melhor representa o trabalho T, realizado por essa força ao longo de todo o deslocamento d, está indicado em:

Duas carretas idênticas, A e B, trafegam com velocidade de 50 km/h e 70 km/h, respectivamente. Admita que as massas dos motoristas e dos combustíveis são desprezíveis e que E_A é a energia cinética da carreta A e E_B a da carreta B. A razão E_A/E_B equivale a:

Músculos artificiais feitos de nanotubos de carbono embebidos em cera de parafina podem suportar até duzentas vezes mais peso que um músculo natural do mesmo tamanho. Considere uma fibra de músculo artificial de 1 mm de comprimento, suspensa verticalmente por uma de suas extremidades e com uma massa de 50 gramas pendurada, em repouso, em sua outra extremidade. O trabalho realizado pela fibra sobre a massa, ao se contrair 10%, erguendo a massa até uma nova posição de repouso, é

Se necessário, utilize g = 10 m/s² .

Nos últimos anos, a energia solar fotovoltaica tem provido energia elétrica para várias aplicações. Sua utilização vai desde satélites artificiais até residências e aldeias onde não há eletrificação.

Diferente dos sistemas solares para aquecimento de água, os sistemas fotovoltaicos (FV) não utilizam calor para produzir eletricidade. A tecnologia FV produz eletricidade diretamente dos elétrons liberados pela interação da luz do Sol com certos semicondutores, tal como o silício presente no painel fotovoltaico.

Essa energia é confiável e silenciosa, pois não existe movimento mecânico. O movimento dos elétrons forma eletricidade de corrente direta e o elemento principal é a célula solar. Várias células são conectadas para produzir um painel fotovoltaico e muitos painéis conectados formam um "array" ou módulo fotovoltaico.

(NOGUEIRA Jr., Milton P. - Energia Solar Fotovoltaica. Adaptado)

Um agrupamento de trinta painéis retangulares de dimensões 0,92 m por 2,0 m, cada um, forma um módulo fotovoltaico como descrito anteriormente. A potência elétrica gerada por esse módulo é, em watts,

Considere a área de 1 metro quadrado equivalente a 100 watts de potência gerada, quando utilizados módulos de silício cristalino ou policristalino.

Com relação aos conceitos relativos a energia, identifique as afirmativas a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F):
( ) Se um automóvel tem a sua velocidade dobrada, a sua energia cinética também dobra de valor. ( ) A energia potencial gravitacional de um objeto pode ser positiva, negativa ou zero, dependendo do nível tomado como referência. ( ) A soma das energias cinética e potencial de um sistema mecânico oscilatório é sempre constante. ( ) A energia cinética de uma partícula pode ser negativa se a velocidade tiver sinal negativo.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.