FÍSICA - 3o ANO
MÓDULO 23
TRABALHO, POTÊNCIA
E ENERGIA — REVISÃO
Como pode cair no enem
(ENEM) Suponha que você seja um consultor e foi contratado para assessorar a implantação
de uma matriz energética em um pequeno país com as seguintes características: região plana,
chuvosa e com ventos constantes, dispondo de poucos recursos hídricos e sem reservatórios
de combustíveis fósseis.
De acordo com as características desse país, a matriz energética de menor impacto e risco
ambientais é a baseada na energia:
a) dos biocombustíveis, pois tem menor impacto ambiental e maior disponibilidade;
b) solar, pelo seu baixo custo e pelas características do país favoráveis à sua implantação;
c) nuclear, por ter menor risco ambiental e ser ade-quada a locais com menor extensão territorial;
d) hidráulica, devido ao relevo, à extensão territorial do país e aos recursos naturais disponíveis;
e) eólica, pelas características do país e por não gerar gases do efeito estufa nem resíduos
de operação;
Fixação
1) (UFF) Duas esferas de massas m1 e m2, com m1 > m2, são abandonadas, simultaneamente,
de uma mesma altura. As energias cinéticas dessas esferas ao atingirem o solo são, respecstivamente, E1 e E2; sendo seus tempos de queda, respectivamente, t1 e t2. Considerando desprezível a resistência do ar, é correto afirmar que:
oa) E1 > E2 e t1 < t2
d) E1 = E2 e t1 < t2
b) E1 > E2 e t1 = t2 e) E1 < E2 e t1 < t2
c) E1 = E2 e t1 = t2
;
;
Fixação
2) (UERJ) Um corpo cai em direção à Terra, a partir do repouso, no instante t = 0. Observe os
gráficos abaixo, nos quais são apresentadas diferentes variações das energias potencial (Ep)
e cinética (Ec) deste corpo, em função do tempo.
O gráfico energia x tempo que melhor representa a variação das duas grandezas descritas
é o de número:
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
)
Fixação
3) (UERJ) Uma das fórmulas mais famosas deste século é:
Se E tem dimensão de energia e m de massa, c representa a seguinte grandeza:
a) força;
b) torque;
c) aceleração;
d) velocidade.
Fixação
F
5
m
s
a
b
c
(Ciência Hoje, setembro de 2000)
d
Sabendo que 1 elétron-volt é igual a 1,6 x 10-19 joules, a ordem de grandeza da energia, em
joules, que se espera atingir em breve, com o acelerador de Brookhaven, é:
a) 10-8
b) 10-7
c) 10-6
d) 10-5
4) (UERJ)
O acelerador de íons pesados relativísticos de Brookhaven (Estados Unidos) foi
inaugurado com a colisão entre dois núcleos de ouro, liberando uma energia de 10 trilhões
de elétrons-volt.
Os cientistas esperam, em breve, elevar a energia a 40 trilhões de elétrons-volt, para
simular as condições do Universo durante os primeiros microssegundos após o Big Bang.
Fixação
5) O gráfico abaixo representa a variação da velocidade escalar causada em um corpo de
massa 2,0 kg por uma força F em função do tempo. O valor do trabalho realizado pela força F
sobre o corpo entre os instantes 0 e 12 segundos foi de:
a) 1,6 x 103J
V (m/s)
40
b) - 3,0 x 103J
30
c) - 1,5 x 103J
20
3
d) 2,0 x 10 J
10
0 2 4 6 8 10 12 T(s)
Fixação
6) (UFF) Um corpo de massa m, preso a um fio ideal, oscila do ponto P ao ponto S, como representado na figura.
O ponto Q é o mais baixo da trajetória; R e S estão, respectivamente, 0,90 m e 1,80 m acima
de Q. Despreze a resistência do ar, considere g = 10 m/s2 e observe as proposições a seguir.
I) A velocidade do corpo no ponto Q é cerca de 6,0 m/s.
II) No ponto S a energia cinética do corpo é máxima.
III) No ponto R a energia potencial do corpo é igual à energia cinética.
Com relação a estas proposições, pode-se afirmar que:
a) apenas a I é correta;
b) apenas a II é correta;
c) apenas a I e a II são corretas;
d) apenas a I e a III são corretas;
e) todas são corretas.
Proposto
1) (UERJ) 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
Proposto
2) (UERJ)
Considere um recordista da corrida de 800 m com massa corporal igual a 70 kg. Durante a
corrida, sua energia cinética média, em joules, seria de, aproximadamente:
a) 1.120
b) 1.680
c) 1.820
d) 2.240
Proposto
3) O gráfico seguinte representa energia potencial, em joules, de um sistema conservativo isolado em função da distância x, em metros. Se para x igual a 1 o sistema só apresenta energia
potencial, quando x for igual a 3, o valor da energia potencial e o da energia cinética valerão,
em joules, respectivamente:
a) -2 e 2
b) -2 e 6
c) 3 e 0
d) 3 e 3
Proposto
4) (UERJ) Os esquemas abaixo 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
Proposto
5) (ENEM) Muitas usinas hidroelétricas estão situadas em barragens. As características de
oalgumas das grandes represas e usinas brasileiras estão apresentadas no quadro abaixo.
A razão entre a área da região alagada por uma represa e a potência produzida pela usina
nela instalada é uma das formas de estimar a relação entre o dano e o benefício trazidos por um
projeto hidroelétrico. A partir dos dados apresentados no quadro, o projeto que mais onerou o
ambiente em termos de área alagada por potência foi:
a) Tucuruí;
b) Furnas;
c) Itaipu;
d) Ilha Solteira;
e) Sobradinho;
Proposto
6) (ENEM)
O alumínio se funde a 666°C e é obtido à custa de energia elétrica por eletrólise –
transformação realizada a partir do óxido de alumínio a cerca de 1.000°C.
A produção brasileira de alumínio, no ano de 1985, foi da ordem de 550.000 toneladas,
tendo sido consumidos cerca de 20 kWh de energia elétrica por quilograma do metal. Nesse
mesmo ano, estimou-se a produção de resíduos sólidos urbanos brasileiros formados por
metais ferrosos e não ferrosos em 3.700 t/dia, das quais 1,5% estima-se corresponder ao
alumínio.
(Dados adaptados de: FIGUEIREDO, P. J. M. A sociedade do lixo: resíduos, a questão energética e a crise ambiental. Piracicaba:
UNIMEP, 1994)
Suponha que uma residência tenha objetos de alumínio em uso cuja massa total seja de 10
kg (panelas, janelas, latas etc.). O consumo de energia elétrica mensal dessa residência é de 100
kWh. Sendo assim, na produção desses objetos utilizou-se uma quantidade de energia elétrica que
poderia abastecer essa residência por um período de:
a) 1 mês;
b) 2 meses;
c) 3 meses;
d) 4 meses;
e) 5 meses.
Proposto
7) Constrói-se uma usina hidrelétrica aproveitando uma queda-d’água de 10 m de altura e de vazão
1,0 x 102 m3/s. Dados a densidade da água d = 1,0 x 103 kg/m3 e a aceleração da gravidade g
= 10 m/s2, qual a potência teórica da usina?
a) 1200MW
b) 10MW
c) 20MW
d) 50MW
Proposto
8) (UFF) Considere a figura a seguir. Um bloco de massa M = 2 kg parte do ponto P, desce o
plano inclinado de 30°, cujo comprimento é de 2 m, e chega ao ponto S com uma velocidade v
= 2 m/s. Só existe atrito entre o bloco e a superfície no trecho QR, cujo comprimento é de 1 m.
No que diz respeito ao valor da força de atrito FA no trecho QR, pode-se afirmar que:
a) FA = 8N
b) FA = 16N
c) FA = 24N
d) FA = 32N
e) FA = 36N
Proposto
9) (ENEM) O diagrama abaixo representa a energia solar que atinge a Terra e sua utilização na
vgeração de eletricidade. A energia solar é responsável pela manutenção do ciclo da água, pela
movimentação do ar, e pelo ciclo do carbono que ocorre através da fotossíntese dos vegetais,
da decomposição e da respiração dos seres vivos, além da formação de combustíveis fósseis.
De acordo com o diagrama, a humanidade aproveita, na forma de energia elétrica, uma
fração da energia recebida como radiação solar correspondente a:
a) 4 x 10-9
d) 2,5 x 10-3
-6
b) 2,5 x 10 e) 4 x 10-2
c) 4 x 10-4
Proposto
10) (ENEM) De acordo com o diagrama da questão anterior, uma das modalidades de produção
de energia elétrica envolve combustíveis fósseis. A modalidade de produção, o combustível
e a escala de tempo típica associada à formação desse combustível são, respectivamente:
a) Hidroelétricas - chuvas - um dia;
b) Hidroelétricas - aquecimento do solo - um mês;
c) Termoelétricas - petróleo - 200 anos;
d) Termoelétricas - aquecimento do solo - 1 milhão de anos;
e) Termoelétricas - petróleo - 500 milhões de anos.
Proposto
11) (ENEM) Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de micro-ondas, planejou-se
o aquecimento em 10ºC de amostras de diferentes substâncias, cada uma com determinada
massa, em cinco fornos de marcas distintas. Nesse teste, cada forno operou à potência máxima.
O forno mais eficiente foi aquele que:
a) forneceu a maior quantidade de energia às amostras;
b) cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo;
c) forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo;
d) cedeu energia à amostra de menor calor específico mais lentamente;
e) forneceu a menor quantidade de energia às amostras em menos tempo.
Proposto
12) (UERJ) Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 26m, aplicando uma força
F de mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico abaixo representa a
variação da intensidade de F, em newtons, em função do deslocamento d, em metros.
F (N)
Desprezando o atrijoules, realizado por F,
a) 117
b) 130
c) 143
d) 156
0
8
26
to, o trabalho total, em
d(m) equivale a:
Proposto
13) (UFRJ) Dois jovens, cada um com 50 kg de massa, sobem quatro andares de um edifício.
A primeira jovem, Heloísa, sobe de elevador, enquanto o segundo, Abelardo, vai pela escada,
que tem dois lances por andar, cada um com 2,0 m de altura.
Responda:
a) Denotando por WA o trabalho realizado pelo peso de Abelardo e por WH o trabalho realizado
pelo peso de Heloísa, determine a razão WA/WH.
b) Supondo que são nulas suas velocidades inicial e final, calcule a variação de energia mecânica
de cada jovem ao realizar o deslocamento indicado.
m
Proposto
14) Fazendo ginástica, ao realizar um exercício, um aluno levanta verticalmente um corpo com
sua mão, mantendo, durante o movimento, a velocidade constante.
Pode-se afirmar que o trabalho realizado pelo aluno é:
a) positivo, pois a força exercida pelo aluno atua na mesma direção e sentido oposto ao do
movimento do corpo;
b) positivo, pois a força exercida pelo aluno atua na mesma direção e sentido do movimento
do corpo;
c) zero, uma vez que o movimento tem velocidade constante;
d) negativo, pois a força exercida pelo aluno atua na mesma corpo;
e) negativo, pois a força exercida pelo aluno atua na mesma direção e sentido do movimento
do corpo.
Proposto
15) (VUNESP) Na figura, sob a ação da força de intensidade F = 2N, constante, paralela ao
plano, o bloco percorre 0,8 m ao longo do plano com velocidade constante. Admite-se g = 10
m/s2, despreza-se o atrito e são dados: sen30° = cos60° = 0,5 e cos120° = -0,5.
F
V
30º
Determine:
a) a massa do bloco;
b) o trabalho realizado pelo peso do bloco, nesse percurso.
Proposto
16) (UNIFESP) 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.
Proposto
-17) (UNICAMP) Sob a ação de uma força constante, um corpo de massa m = 4,0 kg adquire,
a partir do repouso, a velocidade de 10 m/s.
a) Qual é trabalho realizado por essa força?
b) Se o corpo se deslocou 25 m, qual o valor da força aplicada?
o
Proposto
18) (UFRJ) Um plano está inclinado, em relação à horizontal, de um ângulo F cujo seno é igual
a 0,6 (o ângulo é menor do que 45º).
Um bloco de massa m sobe nesse plano inclinado sob a ação de uma força horizontal F ,
de módulo exatamente igual ao módulo de seu peso, como indica a figura a seguir.
m
│ F │= mg
θ
a) Supondo que não haja atrito entre o bloco e o plano inclinado, calcule o módulo da aceleração do bloco.
b) Calcule a razão entre o trabalho WF da força F e o trabalho WP do peso do bloco, ambos em
um deslocamento no qual o bloco percorre uma distância d ao longo da rampa.