Lista 5

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TÉCNOLÓGICA 
CELSO SUCKOW DA FONSECA – UnED PETRÓPOLIS 
 
 
NIVELAMENTO EM MECÂNICA CLÁSSICA LICENCIATURA EM FÍSICA 
 
PROFESSOR: ROGÉRIO WANIS JUL/2013 
 
LISTA 05 
 
01- Durante a Olimpíada 2000, em Sidney, um atleta de salto em altura, de 60 kg, atingiu a altura máxima de 2,10 m, 
aterrissando a 3 m do seu ponto inicial. Qual o trabalho realizado pelo peso durante a sua descida? (g = 10m/s2) 
a) 1 800 J b) 1 260 J c) 300 J d) 180 J e) 21 J 
 
02- Um menino e seu skate, considerados como uma única partícula, deslizam 
numa rampa construída para este esporte, como representado na figura abaixo. 
A parte plana da rampa mede 2,0 m, e ele parte do repouso, do ponto A, cuja 
altura, em relação à base, é de 1,0 m. Considerando-se que há atrito somente 
na parte plana da rampa, e que o coeficiente de atrito cinético é 0,20, assinale a 
alternativa correta. 
a) O menino irá parar no centro da parte plana. 
b) Durante a primeira descida do menino ele atinge o ponto D. 
c) O menino irá parar no ponto C, no final da rampa plana. 
d) A energia dissipada até que ele pare é superior à energia potencial que o conjunto possui no ponto de partida. 
 
03- Suponha que você tenha que subir, sem deslizar, uma ladeira muito íngreme de 
comprimento L = 30 metros. Se você subir em zig-zag, em um percurso de comprimento total 
igual a 60 metros, a energia total que você vai dispender, em relação à energia dispendida no 
caminho reto, 
a) é duas vezes maior. 
b) é a metade. 
c) é igual. 
d) depende da massa. 
e) depende da ladeira. 
 
04- O pequeno bloco representado na figura desce o plano inclinado com velocidade 
constante. 
Isso nos permite concluir que: 
a) não há atrito entre o bloco e o plano e que o trabalho do peso do bloco é nulo. 
b) há atrito entre o bloco e o plano, mas nem o peso do bloco nem a força de atrito 
realizam trabalho sobre o bloco. 
c) há atrito entre o bloco e o plano, mas a soma do trabalho da força de atrito com o 
trabalho do peso do bloco é nula. 
d) há atrito entre o bloco e o plano, mas o trabalho da força de atrito é maior que o trabalho do peso do bloco. 
e) não há atrito entre o bloco e o plano; o peso do bloco realiza trabalho, mas não interfere na velocidade do bloco. 
 
05- A figura mostra um bloco, de massa m = 500 g, mantido encostado em uma 
mola comprimida de X = 20 cm. A constante elástica da mola é K = 400 N/m. A 
mola é solta e empurra o bloco que, partindo do repouso no ponto A, atinge o 
ponto B, onde pára. No percurso entre os pontos A e B, a força de atrito da 
superfície sobre o bloco dissipa 20% da energia mecânica inicial no ponto A. 
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S): 
( ) Na situação descrita, não há conservação da energia mecânica. 
( ) A energia mecânica do bloco no ponto B é igual a 6,4 J. 
( ) O trabalho realizado pela força de atrito sobre o bloco, durante o seu movimento, foi 1,6 J. 
( ) O ponto B situa-se a 80 cm de altura, em relação ao ponto A. 
( ) A força peso não realizou trabalho no deslocamento do bloco entre os pontos A e B, por isso não houve 
conservação da energia mecânica do bloco. 
( ) A energia mecânica total do bloco, no ponto A, é igual a 8,0 J. 
( ) A energia potencial elástica do bloco, no ponto A, é totalmente transformada na energia potencial gravitacional 
do bloco, no ponto B. 
 
 
 
06- Uma pessoa caminha sobre um plano horizontal. O trabalho realizado pelo peso desta pessoa é 
a) sempre positivo. 
b) sempre negativo. 
c) sempre igual a zero. 
d) positivo, se o sentido do deslocamento for da esquerda para a direita. 
e) negativo, se o sentido do deslocamento for da direita para a esquerda. 
 
07- Um carregador em um depósito empurra uma caixa de 20 kg, que inicialmente estava em repouso. Para colocar a 
caixa em movimento, é necessária uma força horizontal de 30 N. Uma vez iniciado o deslizamento, são necessários 
20 N para manter a caixa movendo-se com velocidade constante. 
a) Determine os coeficientes de atrito estático e cinético entre a caixa e o solo. 
b) Determine o trabalho realizado pelo carregador ao arrastar a caixa por 5 m. 
c) Qual seria o trabalho realizado pelo carregador se a força horizontal aplicada inicialmente fosse de 20 N? 
Justifique sua resposta. 
 
08- Um objeto de 8,0 kg está sujeito à força resultante F , aplicada na mesma direção 
e no mesmo sentido do movimento. O módulo da força F , variável em função da 
posição x, está representado no gráfico. Sabe-se ainda que o trabalho realizado pela 
força F é de 300 J no deslocamento de 40 m, indicado no gráfico, e que a velocidade 
do objeto é de 10 m/s quando x = 40 m. 
O valor máximo da força F nesse deslocamento é, em newtons, 
a) 12 
b) 11 
c) 10 
d) 9,0 
e) 8,0 
 
09- Um bloco escorrega por uma pista com extremidades elevadas e uma parte 
central plana, de comprimento L, conforme representa a figura adiante. O atrito nas 
partes elevadas é nulo, mas, na parte plana, o coeficiente de atrito dinâmico é igual 
a 0,10. Se o bloco inicia o movimento, a partir do repouso, no ponto A, que se 
encontra a uma altura h = 3L/4 acima da parte plana da pista, calcule o número de 
vezes que ele percorrerá a distância L. Despreze a parte fracionária de seu 
resultado, caso exista. 
 
10- Vários processos físicos envolvem transformações entre formas diferentes de energia. Associe a coluna superior 
com a coluna inferior, e assinale a alternativa que indica corretamente as associações entre as colunas: 
Dispositivo mecânico ou gerador: 
1. Pilha de rádio 
2. Gerador de usina hidrelétrica 
3. Chuveiro elétrico 
4. Alto-falante 
5. Máquina a vapor 
Transformação de tipo de energia: 
a. Elétrica em Mecânica 
b. Elétrica em Térmica 
c. Térmica em Mecânica 
d. Química em Elétrica 
e. Mecânica em Elétrica 
 
a) 1-d, 2-e, 3-b, 4-a, 5-c 
b) 1-d, 2-a, 3-b, 4-e, 5-c 
c) 1-b, 2-e, 3-d, 4-a, 5-c 
d) 1-d, 2-b, 3-c, 4-a, 5-e 
e) 1-b, 2-a, 3-d, 4-e, 5-c 
 
11- O carrinho da figura tem massa 100 g e encontra-se encostado em uma mola de 
constante elástica 100 N/m comprimida de 10 cm (figura 1). Ao ser libertado, o carrinho 
sobe a rampa até a altura máxima de 30 cm (figura2). O módulo da quantidade de energia 
mecânica dissipada no processo, em joules, é: 
a) 25 000 
b) 4 970 
c) 4 700 
d) 0,8 
e) 0,2 
12- Para um dado observador, dois objetos A e B, de massas iguais, movem-se com velocidades constantes de 20 
km/h e 30 km/h, respectivamente. Para o mesmo observador, qual a razão EA/EB entre as energias cinéticas desses 
objetos? 
a) 1/3 
b) 4/9 
c) 2/3 
d) 3/2 
e) 9/4 
 
13- Um corpo cai em direção à terra, a partir do repouso, no instante t = 0. 
Observe os gráficos a seguir, nos quais são apresentadas diferentes 
variações das energias potencial (Ep) e cinética (Ec) deste corpo, em função 
do tempo. O gráfico energia × tempo que melhor representa a variação das 
duas grandezas descritas é o de número: 
a) 1 
b) 2 
c) 3 
d) 4 
 
 
14- Um corpo de massa 2 kg é abandonado no alto de um plano inclinado, a 30 m do 
chão, conforme a figura. Na ausência de atrito e imediatamente após 2 s de 
movimento, calcule as energias: 
a) cinética; 
b) potencial. 
 
 
 
15- Uma bola de borracha é abandonada a 2,0 m acima do solo. Após bater no chão, retorna a uma altura de 1,5 m 
do solo. 
A percentagem da energia inicial perdida na colisão da bola com o solo é: 
a) 5 % 
b) 15 % 
c) 20 % 
d) 25 % 
e) 35 % 
 
16- Nas provas de longa e média distância do atletismo, os corredores mantêm sua velocidade constante durante a 
maior parte do tempo. A partir dessa constatação, um estudante de física afirma que, durante esse tempo, os atletas 
não gastam energia porque a energia cinética deles não varia. Essa afirmação é: 
a) verdadeira, pois os corredores se mantêm em movimento sem esforço, por inércia. 
b) verdadeira do ponto de vista da física, mas falsa do ponto de vistada biologia. 
c) falsa, porque a energia cinética do atleta não tem relação com o esforço muscular que ele desenvolve. 
d) falsa, pois a energia cinética só se mantém constante graças ao trabalho da força muscular do atleta. 
e) verdadeira, porque o trabalho da resultante das forças que atuam sobre o atleta é nulo. 
 
17- Um objeto de 4 kg de massa desloca-se com velocidade de 5 m/s, sem atrito, sobre um plano horizontal. A partir 
de um dado instante, passa a agir sobre ele uma força resultante, que faz sua velocidade aumentar para 10 m/s. 
Determine o trabalho da força resultante durante a variação de velocidade ocorrida. 
 
18- Um toboágua de 4,0 m de altura é colocado à beira de uma piscina 
com sua extremidade mais baixa a 1,25 m acima do nível da água. 
Uma criança, de massa 50 kg, escorrega do topo do toboágua a partir 
do repouso, conforme indicado na figura. 
Considerando g = 10m/s2 e sabendo que a criança deixa o toboágua 
com uma velocidade horizontal V, e cai na água a 1,5 m da vertical 
que passa pela extremidade mais baixa do toboágua, determine: 
a) a velocidade horizontal V com que a criança deixa o toboágua; 
b) a perda de energia mecânica da criança durante a descida no 
toboágua. 
 
 
 
 
 
19- A montanha russa Steel Phantom do parque de diversões de Kennywood, nos EUA, é a mais alta do mundo, com 
68,6 m de altura acima do ponto mais baixo. Caindo dessa altura, o trenzinho desta montanha chega a alcançar a 
velocidade de 128 km/h no ponto mais baixo. A percentagem de perda da energia mecânica do trenzinho nesta 
queda é mais próxima de: 
a) 10 % 
b) 15 % 
c) 20 % 
d) 25 % 
e) 30 % 
 
20- Uma esteira rolante transporta 15 caixas de bebida por minuto, de um depósito no sub-solo até o andar térreo. A 
esteira tem comprimento de 12 m, inclinação de 30° com a horizontal e move-se com velocidade constante. As caixas 
a serem transportadas já são colocadas com a velocidade da esteira. Se cada caixa pesa 200 N, o motor que aciona 
esse mecanismo deve fornecer a potência de: 
a) 20 W 
b) 40 W 
c) 300 W 
d) 600 W 
e) 1 800 W 
 
21- Um jovem escorrega por um tobogã aquático, com uma rampa retilínea, de 
comprimento L, como na figura, podendo o atrito ser desprezado. Partindo do alto, 
sem impulso, ele chega ao final da rampa com uma velocidade de cerca de 6 m/s. 
Para que essa velocidade passe a ser de 12 m/s, mantendo-se a inclinação da 
rampa, será necessário que o comprimento dessa rampa passe a ser 
aproximadamente de: 
a) L/2 
b) L 
c) 1,4 L 
d) 2 L 
e) 4 L 
 
22- Na figura, está representado o perfil de uma montanha coberta de neve. 
Um trenó, solto no ponto K com velocidade nula, passa pelos pontos L e M e 
chega, com velocidade nula, ao ponto N. A altura da montanha no ponto M é 
menor que a altura em K. Os pontos L e N estão em uma mesma altura. 
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que: 
a) a energia mecânica em K é igual à energia mecânica em M. 
b) a energia cinética em L é igual à energia potencial gravitacional em K. 
c) a energia potencial gravitacional em L é maior que a energia potencial gravitacional em N. 
d) a energia mecânica em M é menor que a energia mecânica em L. 
 
23- Um chaveiro, largado de uma varanda de altura h, atinge a calçada com velocidade v. Para que a velocidade de 
impacto dobrasse de valor, seria necessário largar esse chaveiro de uma altura maior, igual a: 
a) 2h 
b) 3h 
c) 4h 
d) 6h 
 
24- A figura mostra o perfil de um trilho vertical JKLM cujo trecho KLM é 
circular de centro em C e raio R. Um bloco de pequenas dimensões é 
abandonado a uma altura h = R/2 acima do plano horizontal que contém o 
centro C e passa a deslizar sobre o trilho com atrito desprezível. 
a) Determine a direção e o sentido da velocidade v do bloco no instante 
em que ele passa pelo ponto L e calcule seu módulo em função de R e da 
aceleração da gravidade g. 
b) Determine a direção e o sentido da resultante ù das forças que atuam 
sobre o bloco no instante em que ele passa pelo ponto L (informando o 
ângulo que ela forma com a horizontal) e calcule seu módulo em função da 
massa m do bloco e da aceleração da gravidade g. 
 
 
 
 
 
25- Numa partida de futebol, o goleiro bate o tiro de meta e a bola, de massa 
0,5 kg, sai do solo com velocidade de módulo igual a 10 m/s, conforme 
mostra a figura. No ponto P, a 2 metros do solo, um jogador da defesa 
adversária cabeceia a bola. Considerando g = 10m/s2, a energia cinética da 
bola no ponto P vale, em joules: 
a) 0 
b) 5 
c) 10 
d) 15 
 
26- Uma pequena esfera metálica, suspensa por um fio ideal de 
comprimento ℓ a um suporte, está oscilando num plano vertical, com atritos 
desprezíveis, entre as posições extremas, A e B, localizadas a uma altura h 
= ℓ/2 acima do ponto mais baixo C de sua trajetória, como ilustra a figura a 
seguir. Considere g = 10 m/s2. 
a) Calcule o módulo da aceleração da esfera nos instantes em que ela passa 
pelos pontos A e B. 
b) Calcule o módulo da aceleração da esfera nos instantes em que ela passa 
pelo ponto C. 
 
 
 
27- A figura mostra o perfil JKLM de um tobogã, cujo trecho KLM é circular 
de centro em C e raio R = 5,4 m. Uma criança de 15 kg inicia sua descida, 
a partir do repouso, de uma altura h = 7,2 m acima do plano horizontal que 
contém o centro C do trecho circular. Considere os atritos desprezíveis e g 
= 10 m/s2. 
a) Calcule a velocidade com que a criança passa pelo ponto L. 
b) Determine a direção e o sentido da força exercida pelo tobogã sobre a 
criança no instante em que ela passa pelo ponto L e calcule seu módulo. 
 
28- A figura a seguir representa um carrinho de massa m se deslocando 
sobre o trilho de uma montanha russa num local onde a aceleração da 
gravidade é g = 10 m/s2. Considerando que a energia mecânica do carrinho 
se conserva durante o movimento e, em P, o módulo de sua velocidade é 8,0 
m/s, teremos no ponto Q uma velocidade de módulo igual a: 
a) 5,0 m/s 
b) 4,8 m/s 
c) 4,0 m/s 
d) 2,0 m/s 
e) Zero. 
 
29- Na figura a seguir, três partículas (1, 2 e 3) são abandonadas sem 
velocidade inicial de um mesmo plano horizontal e caem: a partícula 1, em 
queda livre; a partícula 2, amarrada a um fio inextensível e a partícula 3, ao 
longo de um plano inclinado sem atrito. A resistência do ar é desprezível nos 
três casos. Quando passam pelo plano horizontal situado a uma altura h 
abaixo do plano a partir do qual foram abandonadas, as partículas têm 
velocidades respectivamente iguais a v1, v2 e v3. Assim, pode-se afirmar que: 
a) v1 > v2 > v3 
b) v1 > v3 > v2 
c) v1 = v2 > v3 
d) v1 = v3 > v2 
e) v1 = v2 = v3 
 
30- A figura mostra um pêndulo que consiste em um corpo com 5 kg de massa pendurado a 
uma mola de constante elástica igual a 400 N/m e massa desprezível. Na posição A, em que 
a mola não está deformada, o corpo é abandonado do repouso. Na posição B, em que a mola 
se encontra na vertical e distendida de 0,5 m, esse corpo atinge a velocidade de 4 m/s. 
Considerando-se a resistência do ar desprezível e a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, 
pode-se afirmar que a diferença h entre as alturas do corpo nas posições A e B é: 
a) 3,6 m 
b) 1,8 m 
c) 0,8 m 
d) 2,4 m 
e) 0,2 m 
31- Impulsiona-se um carrinho, como indicado na figura a seguir, fazendo-o subir 
por um trilho circular de raio R, num plano vertical. Desprezando os atritos e 
sendo g a aceleração da gravidade, a menor velocidade v0 com que se deve 
impulsionar o carrinho para que ele percorra totalmente o trilho circular é: 
a) gR 
b) gR2 
c) gR3 
d) gR4 
e) gR5 
 
32- Uma pequena esfera de aço está em repouso, presa por um fio ideal de 1,6 m de 
comprimento a um suporte fixo. Num determinado instante, dá-se um impulso à esfera, de modo 
que ela adquira uma velocidade horizontal 0v , como ilustra a figura. Despreze a resistência do 
ar e considere g = 10 m/s2. 
Calcule o módulo de 0vpara que, no ponto mais alto da trajetória, o módulo da tensão no fio 
seja igual à metade do peso da esfera. 
 
33- Uma bola metálica cai da altura de 1,0 m sobre um chão duro. A bola repica no 
chão várias vezes, conforme a figura adiante. Em cada colisão, a bola perde 20% de 
sua energia. Despreze a resistência do ar (g = 10 m/s2). 
a) Qual é a altura máxima que a bola atinge após duas colisões (ponto A)? 
b) Qual é a velocidade com que a bola atinge o chão na terceira colisão? 
 
 
 
 
34- Um jovem, preocupado em economizar energia elétrica em sua residência, quer determinar qual o consumo 
relativo à utilização, durante o mês, da máquina de lavar roupa. Percebeu, então, que os ciclos de lavagem duram 30 
minutos e que a máquina é utilizada durante 12 dias no mês (30 dias). Sabendo que o manual do fabricante informa 
que essa máquina tem potência de 450 W, qual foi o consumo encontrado, em kWh? 
a) 2 b) 2,7 c) 5,4 d) 20 e) 27 
 
35- Um cata-vento utiliza a energia cinética do vento para acionar um gerador 
elétrico. Para determinar essa energia cinética deve-se calcular a massa de ar 
contida em um cilindro de diâmetro D e comprimento L, deslocando-se com a 
velocidade do vento V e passando pelo cata-vento em t segundos. Veja a figura a 
seguir. A densidade do ar é 1,2 kg/m3, D = 4,0 m e V = 10 m/s. Aproxime   3. 
a) Determine a vazão da massa de ar em kg/s que passa pelo cata-vento. 
b) Admitindo que este cata-vento converte 25% da energia cinética do vento em 
energia elétrica, qual é a potência elétrica gerada? 
 
36- Um halterofilista levanta um haltere de 20 kg, do chão até uma altura de 1,5 m em 5,0 s. No dia seguinte, ele 
realiza o mesmo exercício em 10 s. 
No segundo dia, a grandeza física que certamente mudou foi: 
a) a força de atração da Terra sobre o haltere 
b) a variação da energia mecânica do haltere 
c) a variação da energia potencial gravitacional do haltere 
d) o trabalho realizado sobre o haltere 
e) a potência gasta pelo halterofilista 
 
37- A eficiência de uma usina, do tipo da representada na figura, é da 
ordem de 0,9, ou seja, 90% da energia da água no início do processo se 
transforma em energia elétrica. A usina Ji-Paraná, do Estado de 
Rondônia, tem potência instalada de 512 milhões de watts, e a barragem 
tem altura de aproximadamente 120 m. A vazão do Rio Ji-Paraná, em 
litros de água por segundo, deve ser da ordem de: 
a) 50 
b) 500 
c) 5 000 
d) 50 000 
e) 500 000 
 
 
 
GABARITO – FÍSICA – ENERGIA: 
01- b 
02- a 
03- c 
04- c 
05- V V V F F V F 
06- c 
07- a) Coeficiente de atrito estático: 0,15; Coeficiente de atrito cinético: 0,10; b) 100 J; c) O trabalho 
seria nulo, já que, aplicando-se na caixa uma força horizontal de intensidade 20 N, ela permaneceria 
em repouso e, pelo fato de não haver deslocamento, a força não realiza trabalho. 
08- b 
09- 7 
10- a 
11- e 
12- b 
13- a 
14- a) E(c) = 100J; b) E(p) = 500J 
15- d 
16- d 
17- 1,5 × 102 J 
18- a) v = 3,0 m/s; b) 1 775 J 
19- a 
20- c 
21- e 
22- d 
23- c 
24- a) Sua velocidade em L tem direção vertical, sentido de baixo para cima e módulo R.g ; b) F faz 45° 
com a horizontal, aponta de L para K e tem módulo dado por mg 2 
25- d 
26- a) a = g 3 m/s2 = 10 3 m/s2; b) a = g 
27- a) 6 m/s; b) N = 50 newtons, direção vertical e para cima. 
28- d 
29- e 
30- b 
31- e 
32- 4 m/s 
33- a) 0,64 m; b) 3,6 m/s 
34- b 
35- a) 144 kg/s; b) 1 800 W 
36- e 
37- e