Questões de Concurso sobre Trabalho e Energia

Quando uma partícula se desloca em linha reta sob a ação de uma força conservativa, pode-se inferir diversas possibilidades e características do movimento, examinando-se a dependência da energia potencial com a posição. A figura mostra uma função da energia potencial U(x) hipotética e geral.

Fonte: Imagem produzida pelo autor, usando software livre.

Com base nessa figura, assinale a alternativa correta.

Sobre as formas de geração de energia elétrica, assinale a alternativa correta.

Em algumas rodovias brasileiras, existem áreas de escape, recurso de segurança que permite a veículos com problemas de frenagem parar sem causar acidentes, conforme ilustra a imagem.

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Considere que o motorista de um caminhão, com massa total de 12 toneladas e velocidade de 86,4 km/h, está com problemas de frenagem e entra em uma área de escape com desaceleração de 7,2 m/s².

O módulo do trabalho realizado pela força resultante, em megajoules, até o caminhão parar, corresponde a cerca de:

Uma força é dita conservativa se depender exclusivamente da posição, ou seja, , o que indica que, nesse cenário, o trabalho realizado pela força ao se deslocar de um ponto A para um ponto B é sempre igual em módulo, mas de sinal contrário, ao trabalho realizado no caminho inverso de B para A, isto é, W_AB = −W_BA.

Em um laboratório de instrumentação, um carrinho desloca-se ao longo de uma guia retilínea no sentido positivo do eixo x. Um atuador aplica uma força de módulo variável, mas, devido a um desalinhamento fixo, a força faz um ângulo constante de 60° com o eixo x.

O módulo da força depende da posição x (em metros), de acordo com a seguinte equação:

F(x) = 4 − x

O carrinho se desloca de x = 0 até x = 6 m.

Tendo isso em vista, determine o trabalho realizado pela força do atuador nesse deslocamento e assinale a alternativa correta.

Uma análise de uma pirâmide de energia em um ecossistema revela redução progressiva da energia disponível nos níveis tróficos superiores. Com base nesse tipo de evidência, é correto afirmar que a:

Uma criança com massa de 30 kg desceu por um escorregador de formato parabólico descrito pela equação $Y=\frac{3}{10}{X}^2,$ com x e y medidos em metros e eixo y vertical orientado para cima. A criança partiu do repouso desde y=1 m e, devido à dissipação de energia pelo atrito, chegou ao ponto mais baixo do escorregador com 20% a menos de energia. Sabendo que a criança transladou sem executar rotação, o valor da força normal agindo sobre ela nesse ponto vale:

Examine a figura abaixo.

A função energia potencial associada a uma certa força conservativa F(x) tem a forma U(x) = -Axe^-x/B, na qual x é a coordenada do eixo x, em metros, em relação à origem, como mostra a figura acima. Os parâmetros A e B são positivos, e suas unidades são joules por metro e metros, respectivamente. Considere que uma partícula (que se move apenas na direção de x) está submetida a essa força e, em determinado instante, passou pela origem com velocidade v = -10 m/s. Considerando todo o movimento realizado pela partícula sob a ação de F, assinale a opção que apresenta a posição, em metros, onde a energia cinética dessa partícula é máxima.

Em uma escola municipal de São Martinho, o ventilador de teto de uma sala de aula funcionou 6 horas por dia durante 20 dias. Considerando a potência do ventilador igual a 20 W, qual foi o consumo de energia do equipamento durante esse período?

A energia solar pode ser aproveitada por diferentes tecnologias que transformam a radiação proveniente do Sol em outras formas de energia. Entre os principais sistemas utilizados estão os painéis fotovoltaicos, as usinas termossolares e os aquecedores solares, cada um com princípios de funcionamento e aplicações específicas. Com base nesses sistemas de captação da energia solar, assinale a alternativa CORRETA.

Considere uma partícula de massa 𝑚 que se desloca ao longo do semieixo positivo das abscissas (𝑂𝑥). Sobre essa partícula atua uma força 𝐹⃗ cuja direção é coincidente com o eixo 𝑥 e cuja magnitude varia com a posição de acordo com a função

$F(x)=F_0\frac{a^3}{(x^2+a^2{)}^{3/2}}$

onde 𝐹₀ e 𝑎 são constantes reais e positivas. Sabendo que o trabalho realizado por uma força variável é definido pela integral de linha da força ao longo da trajetória, determine o trabalho total realizado por essa força quando a partícula se desloca da origem (𝑥 = 0) até a posição 𝑥 = 𝑎.

Considere o trabalho realizado por uma força central, como a força gravitacional ou a força eletrostática, sobre uma partícula que se desloca entre dois pontos A e B. Sobre a natureza desse trabalho, é correto afirmar que:

Um bloco de massa m = 4,0 kg parte da posição x = 0 com velocidade inicial v₀ = 10 m/s. Ele se desloca ao longo do eixo x sob a ação de uma força resultante F (em newtons) cuja intensidade varia de acordo com as seguintes funções de posição:

F(x) = 4x + 20 (0 ≤ x ≤ 10m)

F(x) = - 6x + 120 (10m < x ≤ 20m)

Considerando que a força e o deslocamento possuem a mesma direção e sentido, determine a energia cinética final do bloco ao atingir a posição x = 20 m.

Para compreender a cadeia de geração energética, é necessário distinguir a energia em suas diferentes etapas de obtenção da natureza e do seu consumo real pela sociedade. De acordo com as definições do setor de infraestrutura, como se diferenciam na prática os conceitos de "energia primária" e de "energia útil"?

Corresponde à transferência de energia mecânica decorrente da ação de uma força que causa o deslocamento de um corpo. Para se determinar o seu valor que é realizado por uma força, além de saber o valor da força e do deslocamento, também é necessário saber qual é o ângulo entre o sentido da força e o sentido do deslocamento, uma vez que ambos são grandezas vetoriais, com módulo e sentido.

Fonte: Mortimer E. et al. Matéria, energia e vida: uma abordagem interdisciplinar − Materiais e energia: transformações e conservação. São Paulo: Editora Scipione, 2020.

O texto acima refere-se ao conceito de:

Nos Jogos Estudantis do Campus Ipojuca, durante uma partida de voleibol, uma jogadora realiza uma cortada, e a bola segue em trajetória parabólica até ser bloqueada na mesma altura de onde partiu. Nesse movimento, é importante considerar as forças que atuam sobre a bola. A gravidade exerce sua influência durante toda a trajetória, e o ar oferece resistência ao movimento. Assim, o trabalho realizado pela gravidade e o trabalho realizado pela resistência do ar são, respectivamente,

Nesse caso, é correto afirmar que a potência média da máquina é de 3 kW.

Observe o diagrama pressão versus volume (p x V) a seguir, em que está representada uma etapa da transformação de um gás ideal em um sistema termodinâmico:

(Arquivo pessoal; imagem usada com autorização)

O trabalho, em joules, realizado pela força de pressão do gás na transformação do estado S para o estado T é de

Uma esteira transportadora deve operar a uma velocidade de 1,5 m/s quando carregada com uma carga 735 N (incluindo o peso da esteira) e poderá atingir até 2 m/s quando livre de cargas (somente o peso da esteira, igual a 75N). Qual deverá ser a potência fornecida por um motor selecionado para acionar a esteira, considerando que ele tenha um rendimento de 50 %?

Em relação aos conceitos envolvendo trabalho e energia, assinale a alternativa correta.