Questões de Concurso sobre Energia Mecânica e sua Conservação

Pedro, aluno do 9º ano, se desloca na aula de basquete da escola com velocidade horizontal constante de 2,0m/s. A massa dele é de 60kg.

A energia cinética de Pedro corresponde a

"Uma pedra de maior massa ou atirada em velocidade elevada tem mais chance de quebrar uma vidraça do que uma pedra de menor massa ou com menos velocidade."

Fonte: Fernando Gewandsznadjer. Projeto Telaris: Ciências - Ensino Fundamental. São Paulo: Editora Ática, 2015.

Sobre a afirmativa acima, julgue-a e marque a alternativa CORRETA.

O volante de inércia é um elemento mecânico que faz parte do motor do veículo. Localizado na saída do virabrequim, sua principal função é regular a rotação do motor para evitar a transmissão de vibrações bruscas dos pistões ao virabrequim, dando estabilidade rotacional ao sistema. Se, durante uma viagem, um carro variar a velocidade angular do volante de inércia de 955,41 RPM (revoluções por minuto) para 764,33 RPM, o momento de inércia necessário para dissipar 650,0 J de energia cinética seria igual a:

Uma partícula de massa m₁ = 1,2 kg e velocidade 0,5 m/s, colide com outra de massa m₂ = 0,8 kg inicialmente em repouso e a ela adere instantaneamente.

A perda de energia cinética do sistema é de

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,

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

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

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?

Em aula de atividade física em uma escola, um grupo de estudantes se diverte com uma bola de basquete e disputa quem lança a bola o mais alto possível. Um dos alunos lança a bola para o alto, associa o movimento da bola com os seus conhecimentos adquiridos nas aulas de física e faz a seguinte afirmação:

I – Ao chutar a bola, dei uma velocidade a ela e, portanto, uma energia cinética, a qual foi diminuindo até que se tornou zero na altura máxima

PORQUE,

II – durante a subida, a força de arrasto reduziu a velocidade da bola e retirou energia cinética dela; portanto a energia inicial foi convertida em potencial gravitacional.

A respeito dessas asserções é correto afirmar que

Duas rodas A e B mostradas nessa figura estão ligadas por uma correia e sem deslizamento. Sabendo que o raio da roda A é 75% menor que o raio da roda B e que a energia cinética rotacional da roda B é metade da roda A, então é correto afirmar que a inércia rotacional da roda B, $I_B$, em relação à inércia de rotação da roda $A$,$I_A$, é

Em um autódromo, os carros podem derrapar em uma curva e bater na parede de proteção. Para diminuir o impacto de uma batida, pode-se colocar na parede uma barreira de pneus, isso faz com que a colisão seja mais demorada e o carro retorne com velocidade reduzida. Outra opção é colocar uma barreira de blocos de um material que se deforma, tornando-a tão demorada quanto a colisão com os pneus, mas que não permite a volta do carro após a colisão.

Comparando as duas situações, como ficam a força média exercida sobre o carro e a energia mecânica dissipada?

A energia mecânica de um sistema independe do referencial adotado.

Considere as informações contidas no infográfico disponibilizadas pelo Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2021 (ano base 2020).

(Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-160/topico-168/EPEFactSheetAnuario2021.pdf. Acesso em: 16 de nov. de 2022)

Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre conservação e transformação da energia, analise as afirmações:

I. As matrizes energéticas hidroelétrica, eólica e solar são consideradas fontes renováveis de energia, uma vez que estão sempre disponíveis para utilização e não se esgotam em uma escala de tempo humana.

II. Cinco estados brasileiros são responsáveis por quase metade da capacidade de energia instalada no Brasil de modo que a energia gerada se dá predominantemente com o uso de matrizes eólicas e nucleares.

III. A geração de energia a partir de matriz termoelétrica (UTE) pode funcionar a partir do calor obtido da queima de combustíveis fósseis e ainda é utilizada em nosso país. Ela é um exemplo de fonte de energia não renovável.

IV. Assim como ocorre para o resto do país, o estado de Goiás tem seu fornecimento de energia baseado principalmente em geração por hidroelétricas. Nessas usinas o calor fornecido pela queda d’água faz girar uma turbina que converte energia de movimento em energia elétrica.

Assinale a alternativa que contém as assertivas verdadeiras.

Um motociclista com massa igual a 50 kg, que está sobre uma moto de massa igual a 100 kg, desloca-se numa pista retilínea com velocidade constante. Num determinado instante ele está se aproximando de um veículo que está na mesma pista, no mesmo sentido e executando movimento retilíneo com velocidade constante de 15 m/s. O motociclista consegue ver a sua imagem refletida no espelho plano retrovisor do veículo a frente e supõe que a sua imagem apresenta uma velocidade de 10 m/s. Assim a energia cinética do conjunto (motociclista e moto), em J, é de _________.

Um atleta de salto com vara, realiza uma corrida e utiliza de uma vara para ultrapassar uma altura que está delimitada por um "sarrafo". A partir do momento em que o atleta é projetado pela vara e perde contato com a mesma no ponto mais alto de sua trajetória, é possível afirmar que a(s) energia(s) associada(s) ao corpo do atleta é (são):

Considere uma pedra de massa 5 kg e um tanque com 200 kg de água. Inicialmente em repouso, a pedra está 20 m acima da água e ambas estão à mesma temperatura. A pedra cai, então, dentro da água. Admitindo que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s² , determine a variação da energia interna (ΔU), a variação da energia cinética (ΔEC), a variação da energia potencial (ΔEP), o calor transferido (Q) e o trabalho (W), para a pedra imediatamente antes de penetrar na água e assinale a opção correta.

Sobre as Leis de Conservação de energia, verifica-se que

A energia cinética média das moléculas de um gás está relacionada com a sua temperatura absoluta. Se um gás está com uma temperatura de 25 °C, qual o valor da energia cinética média de suas moléculas em termos da constante de Boltzmann k_B?

Leia atentamente a situação hipotética descrita a seguir para responder à questão.

“Um veículo estava trafegando por uma pista em reta e nível durante a noite. O motorista percebeu uma capivara parada a frente, no caminho, e acionou os freios, demarcando 20 m (metros) no pavimento. Apesar da reação do motorista o atropelamento do animal não pôde ser evitado e juntos, carro e animal, percorreram 25 m (metros) em reta até a parada, causando a morte do animal e diversos ferimentos no motorista, que seguiu para o hospital em estado grave. O veículo envolvido no acidente tem massa de 1.100 kg (quilogramas) e o animal 220 kg (quilogramas)”.

A equipe de perícia utilizou o PCQM unidimensional para calcular, por meio das massas, a relação entre a velocidade do veículo (𝑽) no impacto e a velocidade final após o atropelamento (u) que é a mesma para o veículo e o carro, obtendo:

𝑉₁ = 1,20 u

Considerando o Coeficiente de Atrito Cinético µ = 0,8, a aceleração da gravidade g = 10 m/s² (metros por segundo ao quadrado) e as demais informações do texto, aplique o processo de dissipação da energia cinética na frenagem após o acidente (teorema da transformação de energia cinética em trabalho da força de atrito) para calcular a velocidade final u e, assim, calcular 𝑽. Assinale a alternativa correta que apresenta o valor da velocidade de impacto do veículo (𝑽).

Um disco com massa m e raio r rola sem deslizar ao longo de uma pista horizontal e de uma rampa, como ilustra a figura a seguir. O disco tem uma velocidade inicial v. Qual é a máxima altura h até a qual o centro de massa do disco se eleva?

[Obs.: Considere a energia cinética, Ec como: Ec = (1/2) mv² + (1/2).I.ω², onde I = (1/2) m.R² e ω = v/R]