Questões de Vestibular Sobre trabalho e energia em física

Assinale a alternativa correta.

No texto 05 a narradora faz referência a subidas em árvores, de onde podia observar o mundo. Analise os itens abaixo e, depois, marque a alternativa correta. (Utilize g = 10m/s² ).    

 I-Considere uma árvore de 20 metros de altura e que podemos subir até alcançar essa altura. Nesta altura abandonamos um objeto de massa igual a 500 g. O objeto levará 2,0 segundos para atingir o solo.   
II-A energia potencial do sistema objeto-Terra a 20 metros de altura é igual a 100 J e a energia cinética quando tocar o solo é igual a 100 J. Despreze a resistência do ar.
III-Na metade do caminho de queda do objeto, sua velocidade é igual à metade da velocidade com que ele toca o solo.

A alternativa que contém apenas proposições corretas é:

Um toldo de calçada é fixado a uma parede nos pontos A, A′ , B e B′ .

Em cada ponto A e A′ existe uma rótula que permite ao toldo girar para cima. Em cada ponto B e B′ , existe um parafuso que fixa o toldo à parede de tal forma que este não possa girar. Num dia chuvoso, um forte vento faz com que as linhas de corrente de ar passem pelo toldo, como apresentado na figura abaixo. Em 1, a velocidade do ar é de 22m/s e, em 2, ela é de 14m/s.

Sabendo-se que a área do toldo é de 2, 5m² , que a força que prende o toldo à parede no ponto B é de 1, 0N e que a densidade do ar é de 10⁻²kg/m³ , considere as afirmativas a seguir.
I. O toldo irá girar para cima. II. O torque gerado pelo vento será maior que o torque gerado pela força em B e B′ . III. O toldo permanecerá preso à parede em A, A′ , B e B′ . IV. O torque gerado pelo vento será menor que o torque gerado pela força em B e B′ .
Assinale a alternativa correta.

Um martelo de massa M = 1, 2 kg, com velocidade de módulo 6, 5 m/s, golpeia um prego de massa m = 14 g e para, após cada impacto. Considerando que o prego absorve toda a energia das marteladas, uma estimativa do aumento da temperatura do prego, gerado pelo impacto de dez marteladas sucessivas, fornecerá o valor aproximado de:
Dado: Calor específico do ferro c = 450J/kg^oC

Considere um modelo simplificado da Via Láctea no qual toda a sua massa M, com exceção do sistema solar, está concentrada em seu núcleo, enquanto o sistema solar, com massa m, está em movimento com velocidade de módulo v = 200 km/s em órbita circular de raio r = 26 × 10³ anos-luz, com relação ao núcleo galático.

Com base nessas informações e utilizando os dados, considere as afirmativas a seguir.
I. No núcleo galático, existe um buraco negro supermassivo.
II. Uma estimativa do número de estrelas na Via Láctea será da ordem de 10¹¹ estrelas, se considerarmos que todas as estrelas da Via Láctea possuem a mesma massa que o Sol e que a massa do sistema solar é aproximadamente igual à massa do Sol, m = 2 × 10³⁰ kg.
III. A massa da Via Láctea será ∼ 1, 5 × 10⁴¹ kg se considerarmos que a massa do sistema solar é aproximadamente igual à massa do Sol m = 2 × 10³⁰ kg. IV. O módulo da velocidade orbital do sistema solar será de 720000 km/h e, devido a esta grande velocidade, o sistema não é estável.
Assinale a alternativa correta.

Uma partícula de carga q = 10,0μC e massa m = 800,0g é liberada do repouso sobre o eixo x, no ponto x = 50,0cm. A partícula começa a mover-se devido à presença de uma carga Q = 20,0μC, que é mantida fixa na origem do eixo. Considere o potencial elétrico V = 0 no infinito e .

Com base nessas informações, é correto afirmar:

INSTRUÇÃO: Para responder a questão, leia as informações a seguir.
A Física Médica é uma área da Física voltada ao estudo das aplicações da Física na Medicina. Estas aplicações incluem, entre outras, a obtenção de imagens do corpo que auxiliam no diagnóstico de doenças. Um dos equipamentos utilizados para obter essas imagens é o aparelho de raios X. A produção dos raios X ocorre no tubo de raios X, o qual consiste basicamente de uma ampola evacuada que contém dois terminais elétricos, um positivo e um negativo. Os elétrons liberados por um filamento no terminal negativo são acelerados em direção a um alvo metálico no terminal positivo por uma tensão aplicada entre esses terminais. Ao chegarem ao alvo, os elétrons são bruscamente freados e sua energia cinética é convertida em radiação infravermelha e raios X.
Em relação ao descrito acima, afirma-se:
I. A energia cinética adquirida pelos elétrons é diretamente proporcional à tensão aplicada entre os terminais positivo e negativo do tubo de raios X.
II. O trabalho realizado sobre os elétrons é inversamente proporcional ao campo elétrico existente no tubo de raios X.
III. Se toda a energia cinética de um determinado elétron for convertida em um único fóton de raios X, esse fóton terá uma frequência f igual a E/h, onde E é a energia cinética do elétron e h é a constante de Planck.
IV. Em relação ao espectro eletromagnético, a radiações produzidas (radiação infravermelha e raios X) têm frequências superiores às da luz visível.
Estão corretas apenas as afirmativas 

Ao tensionar o arco, armazena-se energia potencial elástica no sistema. Sendo assim, a expressão para a energia potencial armazenada é:

Um canhão construído com uma mola de constante elástica 500 N/m possui em seu interior um projétil de 2 kg a ser lançado, como mostra a figura abaixo.

Antes do lançamento do projétil, a mola do canhão foi comprimida em 1m da sua posição de equilíbrio. Tratando o projétil como um objeto puntiforme e desconsiderando os mecanismos de dissipação, analise as afirmações abaixo.

Considere g=10 m/s² .

I - Ao retornar ao solo, a energia cinética do projétil a 1,5 m do solo é 250 J.

II - A velocidade do projétil, ao atingir a altura de 9,0 m, é de 10 m/s.

III - O projétil possui apenas energia potencial ao atingir sua altura máxima.

IV - Por meio do teorema da conservação da energia, é correto afirmar que a energia cinética do projétil, ao atingir o solo, é nula, pois sua velocidade inicial é nula.

Usando as informações do enunciado, assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas.

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:

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.

O gráfico de barras que representa corretamente os percentuais da energia cinética do bloco e da energia potencial elástica armazenada na mola para as posições A, 0 e B, indicadas na figura, é:

Uma corda é usada para baixar verticalmente um bloco de massa m, inicialmente em repouso, com uma aceleração para baixo de módulo igual a g/4. Após descer uma distância d, o trabalho realizado pela força da corda sobre o bloco foi

O valor do ângulo em graus, é:

Considere as figuras (a), (b) e (c) e analise as afirmações seguintes:



CARRON, W. e GUIMARÃES, O. As faces da Física. São Paulo: Moderna, 2006, p. 158-159.

(I) Na figura (a), quanto mais tempo o atleta demorar a levantar a barra de pesos, maior será o trabalho realizado pelas forças aplicadas a esse objeto.

(II) Na figura (c), quanto mais a pessoa andar, mais ela se cansará. Portanto, a força vertical , que ela aplica sobre a mala para carregá-la, realizará mais trabalho.

(III) Na figura (b), se a barra foi levantada pelo esportista com velocidade constante, o trabalho realizado pelas forças aplicadas à barra será igual a mgh, onde m é a massa da barra, g a aceleração da gravidade e h a altura levantada.

(IV) Considerando a posição do atleta mostrada na figura (b), e que a partir daí ele comece a se deslocar para frente e para atrás, tentando sustentar a barra de pesos por alguns segundos, sempre na mesma altura mostrada, pode-se afirmar que, durante essa movimentação, as forças com as quais ele sustenta a barra de pesos não realizarão trabalho, independente do cansaço do atleta.

Sendo assim, pode-se afirmar que:

Em um edifício de M andares moram N pessoas por andar. Cada andar possui altura h. O elevador do edifício possui um contrapeso e, por isso, quando se move vazio, o consumo de energia pode ser desprezado. Seja m a massa média dos moradores que utilizam o elevador, individualmente, duas vezes por dia. Desprezando-se as perdas por atrito, a energia total consumida pelo motor do elevador, em um dia, é

Um carro se desloca com velocidade de 72 km/h na Avenida Ceará. O motorista observa a presença de um radar a 300 m e aciona imediatamente os freios. Ele passa pelo radar com velocidade de 36 km/h. Considere a massa do carro igual a 1.000 kg. O módulo da intensidade do trabalho realizado durante a frenagem, em kJ, vale:

Um motor com rendimento de 70% puxa um bloco de 50,0kg, que desliza com velocidade constante de 5,0m/s sobre o plano inclinado representado na figura.
Desprezando-se a resistência do ar, admitindo-se as polias e o fio como sendo ideais, o módulo da aceleração da gravidade, g = 10,0m/s2 , o coeficiente de atrito dinâmico, µd = 0,3, e sabendo-se que cos = 0,8 e sen = 0,6, a potência do motor, em kW, é igual a

Uma pequena esfera de aço que estava a 20,0m de altura, medida em relação ao solo, foi lançada verticalmente para baixo com velocidade de 5,0m/s.

Desprezando-se a resistência do ar e sabendo-se que o módulo da aceleração da gravidade local é 10,0m/s² , é correto afirmar que a esfera passou a 10,0m do solo no instante, em segundos, igual a

Em toda a região Norte, o transporte fluvial é o principal meio de locomoção, seja em grandes embarcações, seja em pequenos barcos. Estima-se que trafegam cerca de 30 mil embarcações na Região, mas 10 mil não sofrem qualquer fiscalização. Segundo o Ministério da Defesa, nos últimos cinco anos, foram registrados 519 acidentes de navegação somente na região Norte. A maioria dos acidentes decorre de falhas humanas. Entretanto, muitos acidentes também ocorrem por falha no projeto e na construção das embarcações. Um pequeno barco típico da região, equipado com motor diesel tradicional, com velocidade em torno de 5 m/s, ao se chocar com um tronco boiando nas águas, imprime uma força de cerca de 2400 N sobre o obstáculo.

Com os dados do texto acima, desprezando todas as resistências, conclui-se que a potência (em kW) desenvolvida pela embarcação, no momento da colisão, é: