NOME COMPLETO: ___________________________________________________ N°: ____ DATA: __/ __/2015 DISCIPLINA: Física ANO:1° TURMA: A/B/C PROFESSOR(A): Daniel Japiassú
LISTA DE EXERCÍCIOS 1. (Mackenzie)
Um corpo de massa 2,0 kg
é lançado sobre um plano horizontal rugoso com uma velocidade inicial de 5,0 m / s e sua velocidade varia com o tempo, segundo o gráfico acima.
Considerando a aceleração da gravidade
g10,0 m / s ,2
o coeficiente de atrito cinético entre o corpo e o plano vale a) 5,0 10 2
b) 5,0 10 1 c) 1,0 10 1 d) 2,0 10 1 e) 2,0 10 2
2
g 10m, s
2. (Uel) Para colocar um pacote de 40 kg
sobre a carroceria de seu veículo, um entregador de encomendas utiliza uma rampa inclinada para puxá-lo. A rampa, de 3 m
de comprimento, está apoiada no chão e na carroceria e faz um ângulo de 20 com o chão, que é plano. O coeficiente de atrito cinético entre a rampa e o pacote é 0,2. O entregador emprega uma força sobre o pacote que o faz subir pelo plano inclinado com velocidade constante. O entregador não desliza sobre a carroceria quando puxa o pacote. Considerando o enunciado, o
cos(20 ) 0,94,
o sen(20 ) 0,34
e a 2
g 10m, s
a) faça o diagrama de corpo livre e calcule o trabalho realizado pelo entregador sobre o pacote até este alcançar a carroceria do veículo;
b) calcule a variação da energia potencial do pacote. Justifique sua resposta apresentando todos os cálculos realizados.
kW ?3. (Pucrj) 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 kW ?
Dado:
g10 m / s2
a) 20 b) 16 c) 24 d) 38 e) 15
4. (Unicamp) O primeiro trecho do monotrilho de São Paulo, entre as estações Vila Prudente e Oratório, foi inaugurado em agosto de 2014. Uma das vantagens do trem utilizado em São Paulo é que cada carro é feito de ligas de alumínio, mais leve que o aço, o que, ao lado de um motor mais eficiente, permite ao trem atingir uma velocidade de oitenta quilômetros por hora.
I.a) A densidade do aço PE
3
daço 7,9g / cm
e a do alumínio é
3
dAl 2,7g / cm .
Obtenha a razão aço
Al
τ τ
entre os trabalhos realizados pelas forças resultantes que aceleram dois trens de dimensões idênticas, um feito de aço e outro feito de alumínio, com a mesma aceleração constante de módulo a, por uma mesma distância I.
b) Outra vantagem do monotrilho de São Paulo em relação a outros tipos de transporte urbano é o menor nível de ruído que ele produz. Considere que o trem emite ondas esféricas como uma fonte pontual. Se a potência sonora emitida pelo trem é igual a P1,2mW, qual é o nível sonoro S em dB, a uma distância R10m do trem? O nível sonoro S em dB é dado pela expressão 0
S 10dB logI ,
I
em que I é a intensidade da inda sonora e
12 2
I0 10 W / m
é a intensidade de referência padrão correspondente ao limiar da audição do ouvido humano.
5. (Fgvrj) Um atleta corre em uma pista retilínea, plana e horizontal, com velocidade, em relação ao solo, constante e de módulo igual a 4 m/s.
Não há vento, e a única força que se opõe ao seu movimento é a resistência do ar, que tem módulo proporcional ao quadrado da velocidade do atleta em relação ao ar, e a direção do seu movimento. Nessas condições, o atleta desenvolve uma potência P. Em certo instante, começa a soprar um vento de 4 m/s
em relação ao solo, na direção do movimento do atleta e em sentido oposto. Nessa nova situação, a potência que o atleta desenvolve para manter a mesma velocidade de 4 m/s
em relação ao solo é igual a a) 4 P
b) 16 P
c) 2 P d) 8 P e) P
6. (Ufsm) A tabela reproduz o rótulo de informações nutricionais de um pacote de farinha de trigo.
INFORMAÇÃO NUTRICIONAL (Porção de 50 g
ou 1/2 xícara de farinha de trigo)
Quantidade por porção %VD(%) %VD(%)
Valor energético 170kcal714kJ170kcal714kJ 9% 9%
Carboidratos 36,0 g 36,0 g 12% 12%
Proteínas 4,9 g 4,9 g 7% 7%
Gorduras totais 0,7 g 0,7 g 1% 1%
Gorduras saturadas 0,0 g 0,0 g 0% 0%
Gorduras trans 0,0 g 0,0 g
Fibra alimentar 1,6 g 1,6 g 6% 6%
Sódio 0,0mg 0,0mg 0% 0%
Ferro 2,1mg 2,1mg 15% 15%
Ácido fólico (vit. B9) 76 gμ 76 gμ 19% 19%
Considerando o Valor energético informado no rótulo, essa quantidade de energia corresponde ao trabalho realizado ao arrastar um corpo contra uma força de atrito de 50N,
com velocidade constante, por uma distância de, aproximadamente,
a) 3,4m.
b) 14,3m.
c) 1,4km.
d) 3,4km.
e) 14,3km.
7. (Upe) SREC ou KERS (acrônimo de Sistema de Recuperação de Energia Cinética, em inglês Kinetic Energy Recovery Systems) é um sistema de frenagem/travagem usado no mundo do automobilismo, que recupera uma parte da energia cinética gerada pela desaceleração, em vez de toda esta se perder na forma de calor. O método mais comum de armazenar energia é acumular eletricidade em baterias ou em supercondensadores. Outro é guardar a energia mecânica num sistema de volante de inércia.
(Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_Recuperação_de_Energia_Cinética)
O KERS é amplamente utilizado em carros de corrida da Fórmula 1. Em uma corrida, suponha que um carro, de massa m600 kg,
equipado com esse dispositivo, atinja ao final de uma reta a velocidade máxima de 270 km / h sem auxílio do KERS. Se o piloto desse carro tivesse ativado o KERS, utilizando uma energia adicional acumulada no valor de 57% da energia de uma desaceleração de 200 km / h a 100 km / h, qual seria a nova velocidade máxima atingida na reta?
a) 282 km / h b) 290 km / h c) 300 km / h
d) 384 km / h
e) 424 km / h
8. (Ufrgs) Observe o sistema formado por um bloco de massa m comprimindo uma mola de constante k, representado na figura abaixo.
Considere a mola como sem massa e o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície igual a μC.
Qual deve ser a compressão X da mola para que o bloco deslize sem rolar sobre a superfície horizontal e pare no ponto distante 4 da posição de equilíbrio da mola?
a) 2 mg / k.
b) 2μCmg / k.
c) 4μCmg / k.
d) 8μCmg / k.
e) 10μCmg / k.
9. (Mackenzie)
Um bloco de massa 5,00 kg é lançado sobre um plano inclinado do ponto A, com velocidade inicial de 8,00 m / s, como indicado na figura acima.
Considerando a aceleração da gravidade
g10,0 m / s ,2
após percorrer 4,00 m,
ele atinge o repouso no ponto B. A energia dissipada pela força de atrito é
a) 80,0 J b) 60,0 J
c) 90,0 J
d) 40,0 J e) 30,0 J
10. (Espcex (Aman)) Em um parque aquático, um menino encontra-se sentado sobre uma prancha e desce uma rampa plana inclinada que termina em uma piscina no ponto B,
conforme figura abaixo. O conjunto menino-prancha possui massa de 60 kg,
e parte do repouso do ponto A da rampa. O coeficiente de atrito cinético entre a prancha e a rampa vale 0,25 e β
é o ângulo entre a horizontal e o plano da rampa. Desprezando a resistência do ar, a variação da quantidade de movimento do conjunto menino-prancha entre os pontos A e B é de
Dados: intensidade da aceleração da gravidade g=10 m/s2 considere o conjunto menino-prancha uma partícula
cosβ0,8cosβ0,8 senβ0,6
a) 40 3 N s b) 60 3 N s
c) 70 3 N s
d) 180 3 N s
e) 240 3 N s
11. (Pucrs) Uma caixa com um litro de leite tem aproximadamente 1,0 kg
de massa. Considerando
g10 m / s ,2 se ela for levantada verticalmente, com velocidade constante, 10 cm
em 1,0 s,
a potência desenvolvida será, aproximadamente, de
a) 1,0 10 W 2 b) 1,0 10W
c) 1,0 10 W 0 d) 1,0 10 1W e) 1,0 10 2W
12. (Pucrj) 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:
g10 m / s2 a) 600 10 3
b) 16 10 3 c) 24 10 3 d) 37,5 10 3 e) 1,5 10 3
13. (Fuvest) A energia necessária para o funcionamento adequado do corpo humano é obtida a partir de reações químicas de oxidação de substâncias provenientes da alimentação, que produzem aproximadamente 5 kcal por litro de O2
consumido. Durante uma corrida, um atleta consumiu 3 litros de O2
por minuto.
Determine
a) a potência P gerada pelo consumo de oxigênio durante a corrida;
b) a quantidade de energia E gerada pelo consumo de oxigênio durante 20 minutos da corrida;
100 W.
c) o volume V de oxigênio consumido por minuto se o atleta estivesse em repouso, considerando que a sua taxa de metabolismo basal é 100 W.
Note e adote:
1 cal4 J.
14. (Fuvest) O espelho principal de um dos maiores telescópios refletores do mundo, localizado nas Ilhas Canárias, tem 10 m
de diâmetro e distância focal de 15 m.
Supondo que, inadvertidamente, o espelho seja apontado diretamente para o Sol, determine:
a) o diâmetro D da imagem do Sol;
W / m ;2 b) a densidade S de potência no plano da imagem, em W / m ;2
4 s.c) a variação ΔT da temperatura de um disco de alumínio de massa 0,6 kg colocado no plano da imagem, considerando que ele tenha absorvido toda a energia incidente durante 4 s.
Note e adote:
π3 π3
O espelho deve ser considerado esférico.
Distância TerraSol1,5 10 11m.Distância TerraSol1,5 10 11m.
Diâmetro do Sol1,5 10 m. 9 Diâmetro do Sol1,5 10 m. 9 Calor específico do Al1 J / (g K).
Calor específico do Al = 1 J/(g K).
1kW / m .2
Densidade de potência solar incidindo sobre o espelho principal do telescópio
1kW / m .2
O diâmetro do disco de alumínio é igual ao da imagem do Sol.
Desconsidere perdas de calor pelo disco de alumínio.
15. (G1 - utfpr) Nos motores de automóveis a gasolina, cerca de 70% da energia fornecida pela queima do combustível é dissipada sob a forma de calor. Se durante certo intervalo de tempo a energia fornecida pelo combustível for de 100.000 J, é correto afirmar que aproximadamente:
a) 30.000 J correspondem ao aumento da energia potencial.
b) 70.000 J
correspondem ao aumento da potência.
c) 30.000 J
são transformados em energia cinética.
d) 30.000 J
correspondem ao valor do trabalho mecânico realizado.
e) 70.000 J
correspondem ao aumento da energia cinética e 30.000 J são transformados em energia potencial.
16. (Epcar (Afa)) A figura abaixo representa um macaco hidráulico constituído de dois pistões A e B de raios RA 60 cm e RB 240 cm, respectivamente. Esse dispositivo será utilizado para elevar a uma altura de 2 m,
em relação à posição inicial, um veículo de massa igual a 1 tonelada devido à aplicação de uma força F. Despreze as massas dos pistões, todos os atritos e considere que o líquido seja incompressível.
Nessas condições, o fator de multiplicação de força deste macaco hidráulico e o trabalho, em joules, realizado pela força F, aplicada sobre o pistão de menor área, ao levantar o veículo bem lentamente e com velocidade constante, são, respectivamente,
a) 4 e 2,0 10 4 b) 4 e 5,0 10 3 c) 16 e 2,0 10 4 d) 16 e 1,25 10 3
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
A figura abaixo mostra, de forma simplificada, o sistema de freios a disco de um automóvel. Ao se pressionar o pedal do freio, este empurra o êmbolo de um primeiro pistão que, por sua vez, através do óleo do circuito hidráulico, empurra um segundo pistão. O segundo pistão pressiona uma pastilha de freio contra um disco metálico preso à roda, fazendo com que ela diminua sua velocidade angular.
17. (Unicamp) Qual o trabalho executado pela força de atrito entre o pneu e o solo para parar um carro de massa m1.000 kg, inicialmente a v72 km / h, sabendo que os pneus travam no instante da frenagem, deixando de girar, e o carro desliza durante todo o tempo de frenagem?
a)
3,6 10 J. 4 b)
2,0 10 J. 5 c)
4,0 10 J. 5 d)
2,6 10 J. 6
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Se precisar, utilize os valores das constantes aqui relacionadas.
R8 J (mol K). Constante dos gases: R8 J (mol K). P0 100 kPa.
Pressão atmosférica ao nível do mar: P0 100 kPa.
CO2 44 u.Massa molecular do CO2 44 u.
80 cal g.
Calor latente do gelo: 80 cal g.
0,5 cal (g K). Calor específico do gelo: 0,5 cal (g K). 1cal 4 10 erg.7 1cal 4 10 erg.7
Aceleração da gravidade:
g10,0m s .2
18. (Ita) Uma pequena esfera metálica, de massa m e carga positiva q,
é lançada verticalmente para cima com velocidade inicial v0
em uma região onde há um campo elétrico de módulo E, apontado para baixo, e um gravitacional de módulo g, ambos uniformes. A máxima altura que a esfera alcança é
a) v2
2g.
b) 0 qe . mv
c) v0
qmE.
d)
2
mv0
2(qEmg).
e)
3mEqv0
8g .
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
A(s) questão(ões) refere(m)-se ao enunciado abaixo.
Na figura abaixo, estão representados dois pêndulos simples, X e Y, de massas iguais a 100 g.
Os pêndulos, cujas hastes têm massas desprezíveis, encontram-se no campo gravitacional terrestre. O pêndulo Y encontra-se em repouso quando o pêndulo X é liberado de uma altura h0, 2 m em relação a ele. Considere o módulo da aceleração da gravidade
g10 m / s .2
19. (Ufrgs) Qual foi o trabalho realizado pelo campo gravitacional sobre o pêndulo X, desde que foi liberado até o instante da colisão?
a) 0,02 J.
b) 0, 20 J.
c) 2,00 J.
d) 20,0 J.
e) 200,0 J.
TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES:
Industrialização à base de água
Pode parecer exagero afirmar que a água foi um dos elementos mais importantes para a revolução industrial ocorrida na Europa no século XVIII. O exagero desaparece quando lembramos que o principal fator das mudanças no modo de produção daquela época foi a utilização do vapor no funcionamento das máquinas a vapor aperfeiçoadas por James Watt por volta de 1765. Essas máquinas fizeram funcionar teares, prensas, olarias, enfim, substituíram a força humana e a força animal. James watt estabeleceu a unidade de cavalo-vapor (Horse Power) que em valores aproximados é a capacidade de sua máquina de levantar uma massa de 15000 kg
a uma
altura de 30 cm no tempo de um minuto. Hoje, a unidade de potência no sistema internacional de unidades é o Watt, em homenagem a James Watt.
20. (Pucmg) Considerando-se uma máquina que opere com uma potência de
2,0 10 W, 4
o trabalho que ela realizaria em 1hora é aproximadamente de:
a) 7,2 10 J 7 b) 4,8 10 J 5 c) 3,6 10 J 8 d) 2,0 10 J 5
21. (Pucmg) Com base no texto e considerando-se a aceleração da gravidade
g10 m / s ,2
pode-se afirmar que a potência de um cavalo-vapor é de aproximadamente:
a) 7500 w b) 4500 w
c) 1500 w
d) 750 w
