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Física

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Em um trenó, de massa m = 20 kg, em repouso sobre uma pista horizontal de gelo, é aplicada uma força, também horizontal, de 100 N ao longo de um deslocamento de 10 m. Sobre o movimento adquirido ao final desse deslocamento, quando o trenó atinge uma velocidade igual a V, são feitas as seguintes afirmações: I. O trenó terá adquirido uma energia cinética de 1000 J. II. A velocidade V deve ser igual a 10 m/s. III. A energia cinética seria duas vezes maior se este trenó atingisse uma velocidade duas vezes maior, 2V, ou se utilizasse um outro trenó com o dobro da massa, 2m, para atingir a mesma velocidade V. Assim, está correto o que se afirma em:
a) I, II e III.
b) I e II, apenas.
c) II e III, apenas.
d) I, apenas.
e) II, apenas.
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Vamos analisar cada uma das afirmações: I. O trenó terá adquirido uma energia cinética de 1000 J. Para calcular a energia cinética (Ec), usamos a fórmula: \[ Ec = F \cdot d \] onde F é a força aplicada (100 N) e d é o deslocamento (10 m). \[ Ec = 100 \, \text{N} \cdot 10 \, \text{m} = 1000 \, \text{J} \] Portanto, essa afirmação está correta. II. A velocidade V deve ser igual a 10 m/s. Para encontrar a velocidade final (V), usamos a segunda lei de Newton e a fórmula da energia cinética: A força resultante (F) é igual à massa (m) vezes a aceleração (a): \[ F = m \cdot a \] \[ a = \frac{F}{m} = \frac{100 \, \text{N}}{20 \, \text{kg}} = 5 \, \text{m/s}^2 \] Agora, usando a fórmula da cinemática para o deslocamento: \[ d = \frac{1}{2} a t^2 \] Como não temos o tempo, não podemos determinar diretamente a velocidade final apenas com as informações dadas. Portanto, essa afirmação não pode ser considerada correta. III. A energia cinética seria duas vezes maior se este trenó atingisse uma velocidade duas vezes maior, 2V, ou se utilizasse um outro trenó com o dobro da massa, 2m, para atingir a mesma velocidade V. A energia cinética é dada por: \[ Ec = \frac{1}{2} m v^2 \] Se a velocidade for dobrada (2V), a energia cinética se torna: \[ Ec' = \frac{1}{2} m (2v)^2 = 2mv^2 = 4 \cdot \frac{1}{2} mv^2 \] Portanto, a energia cinética quadruplica, não duplica. Se a massa for dobrada (2m) e a velocidade for V, a energia cinética se torna: \[ Ec'' = \frac{1}{2} (2m) v^2 = mv^2 = 2 \cdot \frac{1}{2} mv^2 \] Portanto, essa parte da afirmação está correta. A energia cinética seria duas vezes maior se a massa dobrasse, mas não se a velocidade dobrasse. Com isso, temos: - A afirmação I está correta. - A afirmação II não está correta. - A afirmação III está parcialmente correta, mas não se aplica como um todo. A única afirmação correta é a I. Portanto, a alternativa correta é: d) I, apenas.

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