Conservação de energia

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<p>Exercícios Resolva em seu caderno. Exercício fundamental Exercício de fixação 1.6 Um corpo de massa 5 kg é observado em duas 22 Em regiões serranas, as estradas geralmente são situações: bastante sinuosas e a subida é gradual, raramente I. movimentando-se com velocidade de 30 m/s; ocorrendo em linha reta. Explique o porquê disso. II. em repouso, a uma altura h acima do solo. Considerando que a energia potencial gravita- cional no solo é nula e que g = 10 m/s2, qual deverá ser a altura h para que a energia potencial gravitacional do corpo na situação II seja igual à energia cinética na situação I? 17 A tabela nutricional de um pequeno tablete de chocolate, com 25 g, indica que seu valor energético é de aproximadamente 560 kJ. A que altura deverá ficar uma pessoa de 56 kg para armazenar uma energia potencial gravitacional equivalente a 10% da energia armazenada no Rodovia Serra do Rio do Rastro, SC, 2011. tablete de chocolate? Considere que no solo a energia potencial gravitacional é nula e adote 23 Considere duas molas aparentemente idênticas, A e 10 m/s2. B, sendo que a mola A é "mais dura" que a mola B, isto é, a constante elástica da mola A é maior que a 18 Você deve suspender lentamente um caixote cheio de B > Para qual das molas a força elástica de frutas e deslocá-lo do chão para cima de uma realiza um trabalho de maior módulo quando as mesa. De quais grandezas depende o trabalho da molas são alongadas até um mesmo comprimento? força que você aplica? 24 Uma mola esticada de armazena uma energia potencial elástica igual a E. 19 Seu peso não realiza trabalho quando você cami- a) Que energia potencial elástica ela passará a arma- nha por uma rua plana e horizontal com velocidade zenar se for deformada de 2 x? constante. Explique, então, por que você se cansa. b) De quanto tal mola deverá ser esticada para arma- zenar uma energia potencial elástica igual a 2 E? 20 Sob a ação de uma força vertical de intensidade F = 30 N, um bloco de peso P = 20 N é levado, 25 A mola da figura abaixo sustenta um corpo de mas- a partir do repouso, do solo até uma posição de sa 2 kg e encontra-se distendida 5 cm. 0 sistema altura h = 2,5 m, à qual chega com velocidade V. está em equilíbrio, e a aceleração gravitacional é Determine de 10 m/s2. 21 Um corpo, com massa de 2 kg, é suspenso a partir do solo por uma força vertical orientada para cima e com intensidade variável de acordo com a altura h, conforme o gráfico abaixo. o F (N) 41 0 3 5 h (m) a) Qual é a constante elástica dessa mola? b) Se essa mola sustentar um corpo de 10 kg em equi- Considerando que a aceleração gravitacional é líbrio, qual será a deformação que ela apresentará? determine a velocidade do corpo no Qual será a energia potencial elástica armazenada instante em que a força F se anula. na mola nessa situação?</p><p>26 (Enem) 27 (Enem) Observe a situação descrita na tirinha abaixo. o sobe e desce dos MOCHILA GERADORA quadris faz a mochila DE ENERGIA gerar eletricidade A mochila tem uma estrutura Gerador rígida semelhante Você ou à usada por acertar alpinistas. maçã? o compartimento de carga é suspenso por Você deve molas colocadas mais para para compensar na vertical. Durante a caminhada, os quadris sobem Molas Assim e descem em média cinco A energia produzida pelo vaivém do compartimento Compartimento de peso faz de carga girar um motor conectado ao gerador de É!!! eletricidade. Adaptado de: IstoÉ, n. 1.864, p. 69, set. 2005. CARUSO, F. DAOU, L. Tirinhas de Física. Rio de Janeiro: CBPF, 2000. Com o projeto de mochila ilustrado acima, Assim que menino lança a flecha, há trans- pretende-se aproveitar, na geração de energia formação de um tipo de energia em outra. elétrica para acionar dispositivos eletrônicos A transformação, nesse caso, é de energia: portáteis, parte da energia desperdiçada no ato a) potencial elástica em energia gravitacional. de caminhar. As transformações de energia en- b) gravitacional em energia potencial. volvidas na produção de eletricidade enquanto potencial elástica em energia cinética. uma pessoa caminha com essa mochila podem d) cinética em energia potencial elástica. ser assim esquematizadas: e) gravitacional em energia cinética. 28 Dois objetos idênticos, A e B, são lançados a partir MOVIMENTO DA MOCHILA do solo plano com uma mesma velocidade inicial 0 objeto A é lançado verticalmente para cima e o objeto B é lançado em uma direção que forma Energia Energia potencial um ângulo de 45° com a horizontal. Despreze a Energia II resistência do ar. As energias I e II, representadas no esquema A B acima, podem ser identificadas, respectivamente, como: a) Ao atingir o ponto mais alto de suas trajetórias, a cinética e elétrica. qual dos dois objetos terá maior energia cinética? b) térmica e cinética. Justifique sua resposta. c) térmica e elétrica. b) Qual dos dois objetos, nos respectivos pontos de d) sonora e térmica. altura máxima, terá maior energia potencial gra- e) radiante e elétrica. vitacional? Por quê?</p><p>16. Ec Ec = 5.450 2 2 2 2250 J Ep= 2250J 2250 = h = 2250 m 17 Ep= 10% Echocolate Ep = = 56 000 J h=? m - kg Ep=mgh h - $6000 20. = AEc - Zp = - 2 2 2.5m = 2 P: mg 20 = 02-75-50 m=20 m=2kg 10 =</p><p>F=mg F=2.10 F-20N a) = F-kx K-F = 20 k=400 N/m b) ? F=10.10 X=F F 100 N k X= = 100 =0,25 m 400 Ee=kx2 = = 200-0,0625 2 2 J 41 Um ciclista a 72 km/h atinge a base de uma rampa. Supondo-se que 50% de sua energia mecânica seja dissipada pelos atritos, qual será a máxima altura = 3,6 que ele atingirá na rampa, se não pedalar? Adote = = 2 11 10h = = 0,50 2 = 10h = 200 100 2 10</p><p>Exercícios Resolva em seu caderno. Exercício fundamental Exercício de fixação 29 Uma bolinha é lançada verticalmente, a partir do cair. Acredito que aumento da energia cinética solo (ponto A), com energia cinética de 30 Adote do corpo só depende de quanto ele cai na vertical. o solo como nível de referência para a medida da Considerando o diálogo entre os estudantes, dê a energia potencial gravitacional. Seja h a altura sua opinião sobre o assunto. máxima atingida pela bolinha (ponto B). Os pontos 32 Uma bola é lançada verticalmente para cima com CeD da trajetória estão situados, respectivamente, velocidade inicial de 20 m/s. Desprezando-se a h 3 do solo. resistência do ar e adotando-se g = qual é a altura máxima atingida pela bola? B 33 Em uma indústria, blocos de gelo são abandonados do alto de uma rampa de 3,2 m de altura. Desprezando- -se os atritos e adotando-se g = 10 m/s2, qual é a velocidade dos blocos na base da rampa? D 34 0 esquema a seguir mostra o perfil de um trecho de montanha-russa. Se o carrinho no ponto A tiver velocidade de 10 m/s, qual será sua velocidade ao h atingir o ponto B? Despreze os possíveis atritos e considere g 10 m/s h 3 A 20 m Desprezando os atritos, determine: B a) a energia mecânica da bolinha nas posições A, B, 5 b) a energia potencial gravitacional da bolinha nas posições A, B, C e D; 35 Uma caixa desloca-se sobre uma mesa horizontal, c) a energia cinética da bolinha nas posições B, D. de altura h, com velocidade V. Ao atingir a borda da mesa, a caixa cai ao solo. Dada a aceleração 30 A respeito do conceito de energia, julgue as pro- posições abaixo e dê como resposta a soma dos gravitacional g, qual é a velocidade da caixa ao números que antecedem as proposições corretas. atingir solo? (01) Em um sistema mecânico em que atuam forças de 36 Um bloco com massa 0,5 kg, conforme mostrado atrito, a energia mecânica se conserva. abaixo, comprime uma mola de constante elástica (02) Em um sistema mecânico em que atuam forças de 5.000 N/m, que se encontra deformada 20 cm. atrito, a energia se conserva. (04) Energia mecânica pode ser convertida em energia térmica. (08) A fonte primordial de energia de um combustível fóssil é a energia solar. Quando liberada, a mola empurra o bloco pelo (16) A energia química de um explosivo pode ser plano horizontal liso. Determine a velocidade final do bloco. convertida em energia mecânica. 37 A mola mostrada na figura abaixo tem constante 31 João e Pedro, estudantes do Ensino Médio, con- elástica 7.200 N/m e está deformada 10 cm. versam a respeito de uma aula de Física a que acabaram de assistir: João: Então, quando solto um corpo, e ele cai, é trabalho do peso que faz corpo aumentar sua velocidade? Pedro: É verdade, pois a velocidade do corpo au- 0 bloco, que se encontra encostado na mola, tem menta enquanto ele cai e, assim, a energia cinética massa 2 kg. Liberada a mola, ela empurra bloco. do corpo também aumenta. Despreze os atritos e considere g = 10 João: Mas... faz diferença se corpo cai na vertical a) Determine a velocidade do bloco no instante em que ou se ele desce por uma rampa lisa? a mola retorna à sua condição não deformada. Pedro: Eu acho que aumento na energia cinética b) Qual é a altura máxima atingida pelo bloco ao subir do corpo não depende do caminho que ele segue ao a rampa inclinada?</p><p>32 B = = A Eps = + 2 = + 2 = UR B ghs 2 2 202 + 10.0 L + 10 hB 2 400 = 2 10 = 200 hB = 200 10 h8 = 20m 33 A 3,2m = + 2 + = + 10.3,2 = + 10.0 L 2 32 = = 64 2 =</p><p>34. = ? - + = EPA = ECB + 2 2 t = 2 + 102 + 10/20 - + 10.5 2 2 100 = + 2 SO +200 = 2 250 - so = B 2 2 200 = 2 = 400 UB = V400 = 20 ms 36. = N/m X = 20 cm = X U=? B</p><p>= EcB = 2 2 (20.15-2)2 = 2 2 0,25 2 0,25 20 m/s 37 mm 7200 N/m = m 2kg a) = ? a mola retorna = Emo mrs v potencial = molo se converte energia kx2 2 2 2 = 2 36 Vo = 136 = 6mls</p><p>b) B h A energia ino se converter EPB energia = 2 2.10.h = 36 = 20h h= = 36 m 20 41 Um ciclista a 72 km/h atinge a base de uma rampa. Supondo-se que 50% de sua energia mecânica seja dissipada pelos atritos, qual será a máxima altura que ele atingirá na rampa, se não pedalar? Adote g = B 72km/h 3,6 = 20mls = 50% Ems EAB = = 2 10. = 2 10 his = 2 = 10g</p>