11 Energia

Prévia do material em texto

Uma estrela de nêutrons é o objeto astrofísico mais denso 
que conhecemos, em que uma massa maior que a massa do 
Sol ocupa uma região do espaço de apenas alguns 
quilômetros de raio. Essas estrelas realizam um movimento 
de rotação, emitindo uma grande quantidade de radiação 
eletromagnética a uma frequência bem definida. Quando 
detectamos uma estrela de nêutrons através desse feixe de 
radiação, damos o nome a esse objeto de Pulsar. 
Considere que um Pulsar foi detectado, e que o total de 
energia cinética relacionada com seu movimento de rotação 
equivale a 2x 1042 J. Notou-se que, após um ano, o Pulsar 
perdeu 0,1 % de sua energia cinética, principalmente em 
forma de radiação eletromagnética. A potência irradiada 
pelo Pulsar vale 
(Se necessário, utilize a aproximação 1 ano = 3,6 x 107 s) 
a) 7,2 x 1046 W 
b) 2,0 x 1039 W 
c) 5,6 x 1031 W 
d) 1,8 x 1042 W 
 
Segundo o manual do proprietário de determinado modelo 
de uma motocicleta, de massa igual a 400 kg a potência do 
motor é de 80 cv (1 cv = 750 W). 
 
 
 
Se ela for acelerada por um piloto de 100 kg, à plena 
potência, a partir do repouso e por uma pista retilínea e 
horizontal, a velocidade de 144 km/h será atingida em, 
aproximadamente, 
a) 4,9 s 
b) 5,8 s 
c) 6,1 s 
d) 6,7 s 
e) 7,3 s 
 
Observe o poema visual de E. M. de Melo e Castro. 
 
 
 
Suponha que o poema representa as posições de um 
pêndulo simples em movimento, dadas pelas sequências de 
letras iguais. Na linha em que está escrita a palavra pêndulo, 
indicada pelo traço vermelho, cada letra corresponde a uma 
localização da massa do pêndulo durante a oscilação, e a 
letra P indica a posição mais baixa do movimento, tomada 
como ponto de referência da energia potencial. 
Considerando as letras da linha da palavra pêndulo, é 
correto afirmar que 
a) a energia cinética do pêndulo é máxima em P. 
b) a energia potencial do pêndulo é maior em Ê que em D. 
c) a energia cinética do pêndulo é maior em L que em N. 
d) a energia cinética do pêndulo é máxima em O. 
e) a energia potencial do pêndulo é máxima em P. 
 
Num parque aquático uma criança de massa de 20,0 kg é 
lançada de um tobogã aquático, com velocidade inicial de 
2,0 m/s, de uma altura de 10 m, onde a gravidade local vale 
10 m/s². A água reduz o atrito, de modo que, a energia 
dissipada entre os pontos A e B foi de 40 J. 
 
 
 
Nestas condições, a velocidade da criança, em m/s, ao passar 
pelo ponto B será, aproximadamente, igual a: 
a) 25 
b) 20 
c) 15 
d) 10 
e) 5 
 
Um carro lançado pela indústria brasileira tem, 
aproximadamente, 1500 kg e pode acelerar do repouso até 
uma velocidade de 108 km/s em 10 s em um terreno plano. 
Nesta situação, é correto afirmar-se que a potência deste 
veículo vale 
a) 135 kW 
b) 16,875 kW 
c) 33,75 kW 
d) 100 kW 
e) 67,5 kW 
 
Um elevador de 500 kg deve subir uma carga de 2,5 
toneladas a uma altura de 20 metros, em um tempo inferior 
a 25 segundos. Qual deve ser a potência média mínima do 
motor do elevador, em watts? 
Considere: g = 10 m/s². 
a) 600 x 10³ 
b) 16 x 10³ 
c) 24 x 10³ 
d) 37,5 x 10³ 
e) 1,5 x 10³ 
 
A figura abaixo representa o trecho de uma montanha-russa 
pelo qual se movimenta um carrinho com massa de 400 kg. 
A aceleração gravitacional local é de 10 m/s². 
 
 
 
Partindo do repouso (ponto A) para que o carrinho passe 
pelo ponto B com velocidade de 10 m/s, desprezados todos 
os efeitos dissipativos durante o movimento, a altura hA, em 
metros, deve ser igual a 
a) 5 
b) 7 
c) 9 
d) 11 
e) 13 
 
O termo horsepower, abreviado hp, foi inventado por James 
Watt (1783), durante seu trabalho no desenvolvimento das 
máquinas a vapor. Ele convencionou que um cavalo, em 
média, eleva 3,30 x 104 libras de carvão (1 libra = 0,454 kg) à 
altura de um pé (= 0,305 m) a cada minuto, definindo a 
potência correspondente como 1 hp (figura abaixo). 
 
 
 
Posteriormente, James Watt teve seu nome associado à 
unidade de potência no Sistema Internacional de Unidades, 
no qual a potência é expressa em watts (W). 
Com base nessa associação, 1 hp corresponde 
aproximadamente a 
a) 76,2 W. 
b) 369 W. 
c) 405 W. 
d) 466 W. 
e) 746 W. 
 
Os esquemas a seguir mostram quatro rampas AB, de 
mesma altura AC e perfis distintos, fixadas em mesas 
idênticas, nas quais uma pequena pedra é abandonada, do 
ponto A, a partir do repouso. 
 
 
 
 
 
 
 
Após deslizar sem atrito pelas rampas I, II, III e IV, a pedra 
toca o solo, pela primeira vez, a uma distância do ponto B 
respectivamente igual a dI, dII, dIII e dIV. 
A relação entre essas distâncias está indicada na seguinte 
alternativa: 
a) dI > dII = dIII > dIV 
b) dIII > dII > dIV > dI 
c) dII > dIV = dI > dIII 
d) dI = dII = dIII = dIV 
 
A figura a seguir representa um trecho de uma montanha 
russa na qual os carrinhos foram projetados para que cada 
ocupante não experimente uma força normal contra seu 
assento com intensidade maior do que 3,5 vezes seu próprio 
peso. Considerando que os carrinhos tenham velocidade de 
5 m/s no início da descida e que os atritos sejam 
desprezíveis, o menor raio de curvatura R que o trilho deve 
ter no seu ponto mais baixo vale em m 
 
 
a) 25 
b) 5 
c) 3,5 
d) 40 
e) 10 
 
Um carrinho de montanha russa tem velocidade igual a zero 
na posição 1, indicada na figura a seguir, e desliza no trilho, 
sem atrito, completando o círculo até a posição 3. 
 
 
A menor altura h, em metros, para o carro iniciar o 
movimento sem que venha a sair do trilho na posição 2 é 
a) 36. 
b) 48. 
c) 60. 
d) 72. 
 
Uma das competições dos X-games são as manobras dos 
esqueitistas em uma rampa em U. Um atleta parte do 
repouso do topo da rampa e através do movimento do seu 
corpo, de peso 800 N, consegue ganhar 600 J a cada ida e 
vinda na rampa, conforme ilustração a seguir. 
 
 
 
Desprezando as perdas de energia e o peso do skate, o 
número mínimo de idas e vindas que o atleta deve realizar 
para atingir uma altura (h) de 3 m acima do topo da rampa 
é: 
a) 2 
b) 3 
c) 4 
d) 6 
e) 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
01. C 05. E 09. D 
02. D 06. C 10. A 
03. A 07. B 11. C 
04. D 08. E 12. C