Questões de Concurso sobre Dinâmica

Umas das vantagens dos carros elétricos, sobre os que utilizam motores a combustão, é a possibilidade de “restituir” parte da energia utilizada para colocar o carro em movimento, recarregando as baterias no momento da frenagem através dos freios regenerativos. Isso é possível porque os motores elétricos podem funcionar como geradores elétricos durante a frenagem, os quais convertem parte da energia cinética em energia elétrica nesse processo.

Um carro elétrico com massa total de 1400 kg movimenta-se em um trecho retilíneo e plano de uma estrada, com velocidade constante de 90 km/h. Em um certo instante utiliza-se os freios regenerativos até atingir 18 km/h em 8 segundos e a partir dessa velocidade os freios mecânicos são acionados até parar totalmente o veículo.

Nessas condições, considerando todo o sistema ideal, qual a potência “restituída”, em kW, às baterias durante o tempo que o freio regenerativo permaneceu acionado?

A energia relacionada à massa m de um objeto é chamada de energia de repouso E₀ e é obtida a partir da famosa equação E₀ = m.c², onde c é a velocidade da luz no vácuo. Assim, suponha que a energia associada a um grão de feijão de massa m = 0,2 g seja usada para movimentar um carro. Sabendo que este carro percorre 15 km a cada litro de combustível usado e que cada litro de combustível pode fornecer uma energia equivalente a 4.10⁸ J, é correto AFIRMAR que, usando a energia proveniente do grão de feijão, o carro pode trafegar por até:

(Dado: use c = 3.10⁸ m/s.)

Um bloco de massa 1,0 kg é impulsionado por uma mola de constante elástica igual a 2000 N/m para cima de um plano inclinado de 30°. A mola é comprimida em 20 cm de sua posição de equilíbrio, lançando a massa a partir do repouso, inicialmente, sobre uma superfície horizontal de coeficiente de atrito cinético igual a 0,1. O plano tem comprimento igual a 1 m e, a distância de sua parte inferior até o ponto de partida do bloco, quando a mola está comprimida, é igual a 3,0 m. Além disso, entre o plano inclinado e o bloco não há atrito. Ao atingir o topo do plano inclinado, o bloco é então arremessado para fora do mesmo, descrevendo uma trajetória parabólica. A distância horizontal, 𝑋, atingida pelo bloco, medida a partir da reta vertical que passa pelo ponto de abandono é, aproximadamente: (adote g = 10 m/s² , sen30° = 0,5 e cos30° = 0,87).

A figura mostra um trilho vertical JKLM, cujo trecho JK é retilíneo e horizontal e o trecho KLM é circular de centro em C e raio R=2,5 m. Uma esfera de aço de pequenas dimensões e massa m=0,20 kg é lançada em um ponto do trecho JK com uma velocidade horizontal 𝑣⃗_𝑜 de módulo igual a 10 m/s e passa a deslizar sobre o trilho com atrito desprezível.

Considere g=10 m/s². No instante em que a esfera passa pelo ponto L, o módulo da força que o trilho exerce sobre ela é

No instante t, a potência P_R(t) dissipada pela força de resistência do ar é P_R(t) = -v²(t).

Uma nave espacial, de massa m, é lançada da superfície da Terra, de massa M, a uma distância R do centro da Terra equivalente ao raio superficial do nosso planeta. A força propulsora leva a nave até uma distância de vinte vezes R medida desse centro, onde deixa de agir, colocando a nave em órbita estável. Considerando G a constante de gravitação universal, e invariável a massa da nave durante todo o percurso, o trabalho realizado pela força propulsora nesse deslocamento deve ser dado por

Para uma distância x(t) percorrida pelo carro até o instante t, o trabalho W_R(t), em joules, realizado pela força de arraste do ar será W_R(t) = 12.500 t - 250 v²(t).

Na figura abaixo, um bloco de massa m₂ = 20 kg encontra-se sobre uma plataforma de madeira de massa m₁ = 50 kg, que está apoiada sobre um piso horizontal. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre o bloco e a plataforma de madeira são, respectivamente, 0,50 e 0,30. Não há atrito entre a plataforma de madeira e o piso horizontal. O bloco então é puxado por uma corda inextensível, que forma com a direção horizontal um ângulo de 30°, passando através de duas polias sem atrito, sendo tracionada por uma força de 100 N. Com base na figura e na descrição dada na questão, podemos afirmar que as acelerações do bloco e da plataforma são, respectivamente: (Adote 𝑔 = 10 m/𝑠², sen30° = 0,5 e cos30° = 0,87)

Sabendo que o corpo chega ao ponto B com velocidade de 7,0 m/s e que o desnível entre A e B é de 4,7 m, a variação da energia mecânica experimentada pelo corpo entre A e D vale, em joules,

Um cilindro, contendo certa massa de gás perfeito, tem um pistão que está ligado a uma mola ideal. Ao fornecer certa quantidade de calor Q, para esse sistema termodinâmico, observa-se uma expansão do gás com a consequente deformação da mola ∆x, conforme indica figura a seguir.

Em outro momento, para as mesmas condições iniciais anteriores, ao se fornecer o dobro da quantidade de calor 2Q, a esse sistema, observa-se que a mola sofre uma deformação duas vezes maior, 2∆x.

Considerando que nas duas expansões o sistema tenha sofrido a mesma variação de energia interna e que não houve atrito entre o pistão e o cilindro, pode-se afirmar que a constante elástica da mola vale

Uma partícula, de massa 1 $kg$, se move ao longo do eixo $x$ sob ação de uma força dependente da posição dada por $F(x)=Ax+B$, em que ܰ$A=2N/m$ e $B=5N$. ܰSabendo que a partícula está em repouso em ݉$x=0$ $m$, e que a única força que atua sobre ela é $F(x)$, a velocidade, em ݉$m/s$, quando a partícula estiver na posição $x=5$ $m$ ݉será igual a

O momento de inércia de um corpo de massa m quilogramas e raio de giração k metros em torno de um eixo que passa pelo seu centro de massa é dado por

Uma partícula é lançada verticalmente para cima a partir do solo, e retorna ao ponto de lançamento após atingir sua altura máxima hmax.

Considerando os atritos desprezíveis, os gráficos que melhor representam como a energia cinética (E_C) e a energia potencial gravitacional (E_P) da partícula variam em função de sua altura h durante a subida é

Ao observar os automóveis que passam por uma mesma rua, é possível notar, facilmente, que eles não realizam o mesmo percurso em um mesmo intervalo de tempo. O conceito de velocidade surge para expressar o quão rápido um objeto perfaz uma trajetória. Considerando um carro que percorre 160 km em duas horas, é correto afirmar que ele apresentará a velocidade média (em m/s) de:

Em física um corpo pode se encontrar em equilíbrio em duas situações. Na primeira o corpo está livre de forças atuantes, nesse casso, o equilíbrio é denominado ____. Já na segunda o corpo está sob a ação de uma ou mais forças, nesse caso o equilíbrio é denominado ____.

Assinale a alternativa que apresenta as palavras que preenche CORRETAMENTE e respectivamente as lacunas:

Uma partícula de massa igual a 4,0 kg encontra-se submetida à ação de uma única força que faz com que sua posição varie com o tempo de acordo com a função 𝑥(𝑡) = 3𝑡³ − 2𝑡² + 𝑡 + 1, com 𝑥 dado em metros e 𝑡 em segundos. O trabalho realizado por esta força sobre o objeto entre os instantes 𝑡₁ = 0 e 𝑡₁ = 4 s vale, em Joules:

Em uma demonstração na sala de aula, o professor utilizou um pêndulo com duas esferas, 1 e 2. A esfera 1 foi posicionada em diferentes alturas e liberada, de forma a se chocar com a esfera 2.

Os alunos verificaram que, ao ser liberada da posição A e se chocar com a esfera 2 que estava estacionária, a esfera 1 ficou parada e a esfera 2 se deslocou até determinada altura. Ao repetir o movimento, liberando a esfera 1 a partir da posição B, a esfera 2 se deslocou até uma altura menor.

O professor solicitou aos alunos que propusessem hipóteses sobre esse resultado. A explicação considerada a melhor hipótese foi a que relacionou o observado na demonstração a

Sobre as Leis de Newton e suas aplicações, nota-se o seguinte:

As Leis de Newton estão presentes em inúmeras situações do cotidiano. A imagem A se refere à Primeira Lei, conhecida como Inércia, em que um motociclista perde o contato com a moto após bater num muro de pneus; e a imagem B, por sua vez, destaca a Terceira Lei de Newton, conhecida como Ação e Reação, que mostra uma colisão entre dois veículos.

Imagem A

Disponível em: https://www.todamateria.com.br/primeira-lei-denewton/. Acesso em: 24 maio 2022.

Imagem B

Disponível em: https://www.institutoclaro.org.br/educacao/paraensinar/planos-de-aula/3a-lei-de-newton/. Acesso em: 24 maio 2022.

Com base nos dois exemplos, assinale a alternativa correta.

A energia mecânica está presente em diversas situações do cotidiano, como numa pista de skate. Veja a pista construída no simulador PHET Interactive Simulations para investigar a energia mecânica envolvida durante o movimento de uma skatista. De acordo com os parâmetros fornecidos no simulador, a skatista tem massa de 50 kg, a aceleração da gravidade tem o valor de g = 10 m/s² e o sistema é conservativo, ou seja, não há nenhum tipo de atrito.

Montagem realizada no simulador. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/energy-skate-park. Acesso em: 12 jun. 2022.

Considerando que a skatista parte do repouso, no ponto mais alto da pista, altura de 4 metros, em relação ao nível de referência, qual será a sua energia cinética e a velocidade, ao se encontrar a 1 metro de altura da pista?