EXERCÍCIO DE ENERGIA MECÂNICA E SUAS CONSERVAÇÕES

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Professor: Teo Cristo
Física
2403/08/2021
AULA 011/2021
CONVÊNIO
Aluno(a): ______________________________________________________________
FÍSICA
01
FÍSICA
01
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Questão 01 
Em fevereiro de 2020, a estação meteorológica de Key West, na Flórida (EUA), registrou uma revoada de pássaros migrantes que se assemelhava a uma grande tempestade. Considere uma nuvem de pássaros de forma cilíndrica, de raio R0 = 145000 m e altura h = 100 m, e densidade de pássaros dp = 6,010–7 pássaros/m3. Suponha ainda que cada pássaro tenha massa mp = 0,5 kg e velocidade v0 = 20 m/s, todos voando na mesma direção e sentido. Assim, a energia cinética da revoada de pássaros é igual a
Se necessário, use e g = 10m/s2.
a) 3,8108 J.
b) 1,9107 J.
c) 5,2103 J.
d) 1,3101 J.
 
Questão 02 
Numa feira de ciências, um estudante utilizará o disco de Maxwell (ioiô) para demonstrar o princípio da conservação da energia. A apresentação consistirá em duas etapas:
Etapa 1 - a explicação de que, à medida que o disco desce, parte de sua energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética de translação e energia cinética de rotação;
Etapa 2 - o cálculo da energia cinética de rotação do disco no ponto mais baixo de sua trajetória, supondo o sistema conservativo.
Ao preparar a segunda etapa, ele considera a aceleração da gravidade igual a s–2 e a velocidade linear do centro de massa do disco desprezível em comparação com a velocidade angular. Em seguida, mede a altura do topo do disco em relação ao chão no ponto mais baixo de sua trajetória, obtendo da altura da haste do brinquedo.
As especificações de tamanho do brinquedo, isto é, de comprimento (C), largura (L) e altura (A), assim como da massa de seu disco de metal, foram encontradas pelo estudante no recorte de manual ilustrado a seguir.
Conteúdo: base de metal, hastes metálicas, barra superior, disco de metal.
Tamanho (C × L × A): × × 
Massa do disco de metal: 
O resultado do cálculo da etapa 2, em joule, é:
a) 4,1010–2
b) 8,2010–2
c) 1,2310–1
d) 8,20104
e) 1,23105
Questão 03 
Um projetista deseja construir um brinquedo que lance um pequeno cubo ao longo de um trilho horizontal, e o dispositivo precisa oferecer a opção de mudar a velocidade de lançamento. Para isso, ele utiliza uma mola e um trilho onde o atrito pode ser desprezado, conforme a figura.
Para que a velocidade de lançamento do cubo seja aumentada quatro vezes, o projetista deve
a) manter a mesma mola e aumentar duas vezes a sua deformação.
b) manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua deformação.
c) manter a mesma mola e aumentar dezesseis vezes a sua deformação.
d) trocar a mola por outra de constante elástica duas vezes maior e manter a deformação.
e) trocar a mola por outra de constante elástica quatro vezes maior e manter a deformação.
Questão 04 
Bolas de borracha, ao caírem no chão, quicam várias vezes antes que parte da sua energia mecânica seja dissipada. Ao projetar uma bola de futsal, essa dissipação deve ser observada para que a variação na altura máxima atingida após um número de quiques seja adequada às práticas do jogo. Nessa modalidade é importante que ocorra grande variação para um ou dois quiques. Uma bola de massa igual a 0,40 kg é solta verticalmente de uma altura inicial de 1,0 m e perde, a cada choque com o solo, 80% de sua energia mecânica. Considere desprezível a resistência do ar e adote g = 10 m/s2.
O valor da energia mecânica final, em joule, após a bola quicar duas vezes no solo, será igual a
a) 0,16.
b) 0,80.
c) 1,60.
d) 2,56.
e) 3,20.
Questão 05 
O brinquedo pula-pula (cama elástica) é composto por uma lona circular flexível horizontal presa por molas à sua borda. As crianças brincam pulando sobre ela, alterando e alternando suas formas de energia. Ao pular verticalmente, desprezando o atrito com o ar e os movimentos de rotação do corpo enquanto salta, uma criança realiza um movimento periódico vertical em torno da posição de equilíbrio da lona (h = 0), passando pelos pontos de máxima e de mínima alturas, hmáx e hmín, respectivamente.
Esquematicamente, o esboço do gráfico da energia cinética da criança em função de sua posição vertical na situação descrita é:
a)	
b)	
c)	
d)	
e)	
Questão 06 
Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12 m/s.
Disponível em: http://esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado).
Supondo que a massa desse corredor seja igual a , o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:
a) 5,4102 J.
b) 6,5103 J.
c) 8,6103 J.
d) 1,3104 J.
e) 3,2104 J.
Questão 07 
Um veículo de 1000 kg é submetido a um teste para estimar o percentual de energia do combustível que ele converte em energia de movimento. O veículo é acelerado a partir do repouso, em uma pista plana e horizontal, até atingir a velocidade de 30 m/s, enquanto se monitora o consumo de combustível, no caso álcool hidratado, cujo poder calorífero é de 20 MJ/L (1MJ = 1.000.000 J).
Considerando-se apenas a conversão de energia citada e sabendo-se que o consumo de combustível no teste foi de 50 mL, qual foi o rendimento do motor no referido teste?
a) 45%
b) 30%
c) 50%
d) 25%
 
Questão 08 
 
Um carro de 1 000 kg com o motor desligado é empurrado em uma rua plana e horizontal por um grupo de pessoas que, juntas, exercem uma força constante e horizontal de 600 N sobre o veículo. A partir do repouso, o carro adquire uma velocidade de 2 m/s após percorrer 10 m em linha reta.
(http://estudio01.proj.ufsm.br)
A energia dissipada ao final desses 10 m foi de
a) 1 000 J.
b) 2 000 J.
c) 3 000 J.
d) 4 000 J.
e) 5 000 J.
Questão 09 
Um skatista de massa desce, a partir do repouso, uma rampa de de altura e chega ao seu final com velocidade de 6,0 m/s.
(Disponível em: https://museudinami-
cointer disciplinar.wordpress.com)
Desprezando a massa do skate e considerando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2, os trabalhos realizados durante a descida da rampa pela força peso do skatista e pelas forças de resistência ao seu movimento foram, respectivamente,
a) 120 J e – 800 J.
b) 1 080 J e – 120 J.
c) 1 880 J e – 800 J.
d) 1 200 J e – 1 080 J.
e) 1 200 J e – 120 J.
Questão 10 
As esteiras transportadoras são muito utilizadas na indústria e exercem a função de transportar materiais a longas distâncias. Numa fábrica, a máquina de empacotamento deixa cair verticalmente uma caixa de 100 kg sobre uma esteira que se move com uma velocidade constante de 2,0 m/s, no qual é mantida por um motor. O coeficiente de atrito cinético é 0,4. Depois de um pequeno intervalo de tempo, a caixa deixa de escorregar e passa a se mover com a mesma velocidade da esteira.
Para o intervalo de tempo durante o qual a caixa está se movendo em relação a esteira, calcule a energia dissipada pelo atrito cinético.
a) 50 J
b) 100 J
c) 150 J
d) 200 J
e) 250 J
Questão 11 
Num parque de diversões há um escorregador infantil, conforme indica a figura abaixo.
Neste brinquedo, as crianças, inicialmente em repouso, partem do ponto A e atingem o ponto B. Suponha que o coeficiente de atrito entre as superfícies de contato seja igual a 0,5. Considerando que, quando uma criança escorrega, a dissipação de energia ocorra apenas pela ação da força de atrito, e sabendo que a ingestão de um sorvete fornece 112.000 J, o número de vezes que uma criança de 20 kg deverá escorregar pelo brinquedo para perder a energia correspondente à ingestão de um sorvete é:
Dados: g = 10 m/s2 ; sen 45º = cos 45º = 0,7
a) 100
b) 200
c) 300
d) 400
e) 500
Questão 12 
Uma caixa escorrega em uma rampa com atrito a partir do repouso para uma superfíciehorizontal sem atrito, fazendo com que seu centro de massa altere de posição 0,90 m em relação à vertical, conforme o esquema a seguir.
Admitindo-se que g = 10 m/s2, que a caixa se comporta como um ponto material, que 50% da energia potencial gravitacional foi convertida em energia cinética e desprezando-se interferências não citadas, assinale a alternativa que contém a velocidade da caixa na superfície horizontal.
a) 10 m/s
b) 9,0 m/s
c) 3,0 m/s
d) 4,2 m/s
e) 8,4 m/s
Questão 13
A figura representa o perfil, em um plano vertical, de um trecho de uma montanha-russa em que a posição de um carrinho de dimensões desprezíveis é definida pelas coordenadas x e y, tal que, no intervalo 0 ≤ x ≤ 2π, y = cos (x). 
Nessa montanha-russa, um carrinho trafega pelo segmento horizontal A com velocidade constante de 4 m/s. Considerando g = 10 m/s2,  e desprezando o atrito e a resistência do ar, a velocidade desse carrinho quando ele passar pela posição de coordenada  m será
a) 10 m/s.		b) 9 m/s.		c) 6 m/s	
d) 8 m/s		e) 7 m/s
Questão 14
Um garoto posta-se sobre um muro e, de posse de um estilingue, mira um alvo. Ele apanha uma pedrinha de massa m = 10 g, a coloca em seu estilingue e deforma a borracha deste em ∆x = 5,0 cm, soltando-a em seguida.
Considera-se que a pedrinha esteja inicialmente em repouso, que a força resultante sobre ela é a da borracha, cuja constante elástica vale k = 1,0 · 102 N/m, e que a interação borracha/pedrinha dura 1,0 s. Assim, até o instante em que a pedrinha se desencosta da borracha, ela adquire uma aceleração escalar média que vale, em m/s2,
a) 5,0 	b) 5,5	c) 6,0 	d) 6,5	e) 7,0 
GABARITO:
01. A	02. B	03. B	04. A	05. C	06. B	07. A	
08. D	09. E	10. D	11. D	12. C	13. E	14. A
MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES – MHS
C1H1 - Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos. 
C1H3 -Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.
C5H17 - Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.
MOVIMENTO PERIÓDICO
Um movimento é considerado periódico quando o movimento se repete, de forma idêntica, em intervalos de tempos iguais e sucessivos. 
PERÍODO (T): É o menor intervalo de tempo para que ocorre a repetição de um movimento. No sistema internacional, o Período é medido em segundo (s). Porém, podemos considerar outras unidades como sendo secundárias, como: minuto, horas, dias, semanas, meses, anos e etc. Sempre obedecendo a ordem de grandeza do movimento. 
FREQUÊNCIA (f): É o número de repetições do movimento na unidade de tempo. No sistema internacional, a frequência é medida em HERTZ (Hz). Outra unidade bastante usual é o rpm (rotações por minuto). 
Relação matemática entre Período e Frequência:
 
01
02
03
3
p=
´
3
1
´
´
´
´
´