Questões de Concurso sobre Energia Mecânica e sua Conservação

A imagem representa a evolução da energia mecânica de um esqueitista realizando manobras em um half pipe:

Considerando a imagem, analise as afirmativas a seguir.

I. Caso os atritos possam ser desconsiderados, a soma das energias cinética e potencial é constante ao longo de todo o percurso do esqueitista.

II. Ao atingir o ponto mais alto de sua manobra (ponto 1), o esqueitista tem energia cinética nula, pois sua velocidade é máxima nessa posição.

III.No ponto 2, a energia cinética é máxima e a energia potencial gravitacional é mínima.

Está correto o que se afirma apenas em

Em relação ao aproveitamento energético do biogás por meio de biodigestores, como o biogás é convertido em energia mecânica antes de se tornar energia elétrica?

Qual é a principal fonte de energia para a Terra?

Um anel, massa igual a 2,5 g, rola sem deslizar, com velocidade constante igual a 1,44 km/h, sobre uma tábua. Não existe atrito entre as superfícies. A energia cinética total, em mJ, será:

O atrito é uma força conservativa que garante que, para um sistema isolado, a energia cinética e a energia potencial possam variar sem causar variação da energia mecânica.

Caso se acenda uma lareira com a chaminé fechada em uma sala completamente fechada, é correto afirmar que

I a pressão dentro da sala irá crescer.

II a temperatura dentro da sala irá aumentar.

III a energia cinética média das partículas no ar não irá se alterar.

Assinale a opção correta.

A transformação de energia é a mudança de energia de uma forma para outra, que ocorre em diversos processos físicos e naturais. Quando se anda de bicicleta, os tipos de energia envolvidos são

No que tange à energia potencial e à conservação da energia de um sistema isolado, analise as afirmativas abaixo.

I- Aenergia total, E, de um sistema isolado pode variar.

II- Em um sistema isolado no qual apenas forças conservativas causam variações de energia, a energia cinética e a energia potencial podem variar, mas a soma das duas energias, a energia mecânica do sistema, não pode variar.

lll- Quando a energia mecânica de um sistema é conservada, pode-se igualar a soma da energia cinética com a energia potencial em um instante à soma em outro instante sem levar em conta o movimento intermediário e sem calcular o trabalho realizado pelas forças envolvidas.

Assinale a opção correta.

Diversas montagens experimentais são empregadas para avaliar a conservação de energia mecânica de um sistema, simplificando ou minimizando efeitos indesejados, como o atrito. Planos inclinados são experimentos comuns para analisar as energias cinética e potencial gravitacional. Na Figura 2 abaixo, uma esfera, abandonada do ponto A, desliza através da rampa, com atrito e resistência do ar desprezíveis, passando pelos pontos B, C, D e E. Avaliando a situação, pode-se dizer que a energia cinética entre os pontos A e C, a energia mecânica entre os pontos B e D, e a energia potencial gravitacional entre os pontos C e E têm, respectivamente, qual comportamento?

Figura 2

Um bloco preso a uma mola ideal oscila verticalmente entre as posições X e Y mostradas na figura.

Considere que o sistema físico seja formado por bloco, mola e Terra e que as forças de resistência sejam desprezíveis. Enquanto o bloco oscila, ocorrem variações nos valores das energias

Em um instante t₀= 0s, Joaquim lança, da janela do seu apartamento, uma maçã (de massa m) com velocidade inicial v_0,MJ = 0,300 m/s i + 0,500 m/s j, no referencial de Joaquim, que está em repouso em relação ao solo. Neste mesmo instante, Beatriz passa de carro, com uma velocidade constante v_BJ = 3,30 m/s i, em relação ao referencial de Joaquim, e observa o movimento da maçã enquanto se desloca. Assinale a opção que melhor descreve o esboço do gráfico da energia cinética da maçã, no referencial da Beatriz.

Dados: g = 10,0 m/s² e m = 40,0g.

Suponha que um fazendeiro no Tocantins precise construir uma represa com uma queda d’água de 20 m e seja necessário calcular o volume de água para obter 260 kWh de energia elétrica para abastecer sua residência. Considere que a energia potencial gravitacional da água seja totalmente transformada em energia elétrica. Aproxime a aceleração da gravidade para g = 9,8 m/s2. Estime a densidade da água para 1000 kg/m3. Com base nos dados informados, o volume de água que o fazendeiro precisa para gerar essa energia elétrica é:

Colisões são frequentemente estudadas na Física e áreas afins, sendo válidas tanto para entender a dinâmica entre colisões de partículas subatômicas até mesmo de projéteis ou veículos automotivos. Utilizando um trilho de ar, uma estudante de licenciatura em Física do IFTO, observa a colisão entre o carro 1 e o carro 2, que possuem massas 𝑚₁ e 𝑚₂, respectivamente. No processo, o carro 1 vem da esquerda com velocidade 𝑣₁ e atinge o carro 2 que se encontra em repouso. Após as análises, ela conclui que houve uma colisão perfeitamente inelástica. Desse modo pode-se afirmar que ela chegou a tal conclusão pois:

Considere que um prédio esteja em chamas, que uma pessoa esteja no 4.º andar desse prédio, a 10 metros de altura, e que a única saída possível para essa pessoa seja a janela. Considere, ainda, que uma cama elástica tenha sido colocada no solo para amortecer a queda dessa pessoa, caso ela pule.

Com base nessa situação hipotética e considerando que essa pessoa tenha pulado, julgue os itens seguintes.

I A energia potencial gravitacional dessa pessoa irá se transformar em energia cinética durante a queda, antes de atingir a cama elástica.

II Ao atingir a cama elástica, a energia potencial gravitacional e a energia cinética dessa pessoa serão transformadas em energia potencial elástica.

III Ao final, não houve perda de energia, pois toda energia potencial gravitacional foi transformada em energia cinética.

Assinale a opção correta.

Um aro, de massa 𝑚 e raio 𝑟, preso à borda de um disco de massa uniformemente distribuída 𝑀 e raio 𝑅, formam um corpo rígido que está inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal de atrito desprezível. O corpo rígido pode girar em torno de um eixo vertical que passa pelo centro 𝑜 do disco.

O sistema é submetido a um momento do binário de módulo 𝑀 = 8𝑡, onde 𝑀 é medido em 𝑁𝑚 e 𝑡 em segundos. No instante 𝑡 = 2𝑠 a energia cinética do sistema é igual a 2×10³J.

Desprezando o atrito no eixo de rotação, o valor do momento de inércia do conjunto disco e aro, em 𝑘𝑔𝑚², é igual a

Uma superfície metálica é exposta a luz de comprimento de onda de 400 nm para induzir o efeito fotoelétrico. A função trabalho do metal é de 2,0 eV. São dadas a Constante de Planck ℎ = 6,626 × 10⁻³⁴ 𝐽. 𝑠, a velocidade da luz 𝑐 = 3,0 × 10⁸ m/s e 1 𝑒V = 1,602 × 10⁻¹⁹ 𝐽. Utilizando a equação do efeito fotoelétrico podemos determinar a energia cinética máxima dos elétrons ejetados da superfície metálica, que é

Um drone paira a uma altitude de 20 m quando abandona uma caixa de massa igual a 5,0 kg, que cai e atinge o solo com velocidade de 12 m/s, numa região em que a gravidade vale 9,8 m/s². Quanta energia foi dissipada devido à resistência do ar durante a descida da caixa?

Se um paraquedista saltar de um avião e, sem que ocorra o acionamento do paraquedas, a velocidade limite for atingida, então, nessa situação, a energia mecânica do paraquedista será constante.

Analise as sentenças a seguir:

I. Na análise mecânica, a interação entre movimento e força é governada pelas leis fundamentais estabelecidas por Isaac Newton, nas quais a primeira lei descreve a inércia de um objeto, enquanto a segunda lei quantifica a relação entre a força aplicada a um objeto, sua massa e a aceleração resultante que experimenta.

II. A aplicação da segunda lei de Newton, expressa matematicamente pela equação F = m. a, permite a compreensão precisa de como as forças atuam sobre um objeto, determinando sua taxa de mudança de movimento, enquanto a massa do objeto influencia a magnitude da aceleração produzida por uma dada força.

III. A análise do movimento e da força na mecânica clássica é enriquecida pelo princípio da conservação da energia, o qual estabelece que, em um sistema isolado, a energia total, composta por energia cinética e potencial, permanece constante ao longo do tempo, possibilitando uma descrição abrangente das transformações de energia em um sistema físico.

IV. A terceira lei de Newton, conhecida como princípio da ação e reação, postula que para cada ação há uma reação igual e oposta, revelando a natureza simétrica das interações entre corpos no universo físico, sendo crucial para a compreensão de diversos fenômenos, desde o movimento de foguetes até a dinâmica de colisões.

Estão corretas as sentenças:

Em um experimento para avaliar a conservação da energia mecânica, uma esfera metálica de massa m é solta no ponto A, a partir do repouso e rola em um trilho de altura h₁ até o ponto B. Nesse ponto, a esfera abandona o trilho com uma velocidade horizontal, conforme a figura a seguir.

Ao sair do trilho no ponto B, a esfera atinge o solo no ponto C, a uma distância 𝛥𝑥 de B e a uma altura h₂ de B. A esfera rola no trilho apoiada em dois pontos que estão abaixo do centro de massa dela, conforme a vista do trilho na figura. Ao avaliar a velocidade horizontal que a esfera deixa o trilho em B, verifica-se que nem toda energia potencial do ponto A foi transformada em energia cinética translacional no ponto B. Qual é o fator determinante para essa diferença de energia?