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FÍSICA – XXIII
TRABALHO, ENERGIA, CIRCUITOS ELÉTRICOS.
1. (Upe 2011) – Um corpo de massa m desliza sobre o plano horizontal, sem atrito ao longo do
eixo AB, sob ação das forças F1 e F2 de acordo com a figura a seguir. A força F1 é constante,
tem módulo igual a 10 N e forma com a vertical um ângulo θ  30º .
A força F2 varia de acordo com o gráfico a seguir:
Dados sem 30º = cos = 60º = 1/2
O trabalho realizado pelas forças ()para que o corpo sofra um deslocamento de 0 a 4m, em
joules, vale
a) 20
b) 47
c) 27
d) 50
e) 40
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2. (Upe 2011) – Considere um bloco de massa m ligado a uma mola de constante elástica k =
20 N/m, como mostrado na figura a seguir. O bloco encontra-se parado na posição x = 4,0 m. A
posição de equilíbrio da mola é x = 0.
O gráfico a seguir indica como o módulo da força elástica da mola varia com a posição x do
bloco.
O trabalho realizado pela força elástica para levar o bloco da posição x = 4,0 m até a posição x
= 2,0, em joules, vale
a) 120
b) 80
c) 40
d) 160
e) - 80
3. (Ufrj 2011) – Uma bateria ideal, um amperímetro de resistência interna de 100  e um
resistor de resistência de 1400  são ligados em série em um circuito inicialmente aberto com
terminais a e b, como indicado na figura a seguir.
Quando os terminais a e b são conectados por um fio de resistência desprezível, fechando o
circuito, se estabelece no amperímetro uma corrente de 1,00 mA. Quando os terminais a e b
são conectados por um resistor, fechando o circuito, se estabelece no amperímetro uma
corrente de 0,20 mA.
Calcule a resistência desse resistor.
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TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Nesta prova adote os conceitos da Mecânica Newtoniana e as seguintes convenções:
2
O valor da aceleração da gravidade: g = 10 m/s .
O valor π = 3.
A resistência do ar pode ser desconsiderada.
4. (Ufpb 2011) – Em uma partida de Curling, uma jogadora arremessa uma pedra circular de
18 kg (ver figura abaixo), que desliza sobre o gelo e para a 30 m da arremessadora.
Sabendo que o coeficiente de atrito cinético entre a pedra e o gelo é de 0,015, é correto afirmar
que a pedra foi lançada com velocidade de:
a) 2 m/s
b) 3 m/s
c) 4 m/s
d) 5 m/s
e) 6 m/s
5. (Unicamp 2010) – Em determinados meses do ano observa-se significativo aumento do
número de estrelas cadentes em certas regiões do céu, número que chega a ser da ordem de
uma centena de estrelas cadentes por hora. Esse fenômeno é chamado de chuva de meteoros
ou chuva de estrelas cadentes, e as mais importantes são as chuvas de Perseidas e de
Leônidas. Isso ocorre quando a Terra cruza a órbita de algum cometa que deixou uma nuvem
de partículas no seu caminho. Na sua maioria, essas partículas são pequenas como grãos de
poeira, e, ao penetrarem na atmosfera da Terra, são aquecidas pelo atrito com o ar e
produzem os rastros de luz observados.
a) Uma partícula entra na atmosfera terrestre e é completamente freada pela força de atrito
com o ar após se deslocar por uma distância de 1,5 km. Se sua energia cinética inicial é
4
igual a Ec = 4,5 ×10 J , qual é o módulo da força de atrito média? Despreze o trabalho do
peso nesse deslocamento.
b) Considere que uma partícula de massa m = 0,1 g sofre um aumento de temperatura de Δθ =
0
2400 C após entrar na atmosfera. Calcule a quantidade de calor necessária para produzir
essa elevação de temperatura se o calor específico do material que compõe a partícula é c =
J
0,90
.
g.C
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6. (Ufpe 2010) – O circuito a seguir consiste de uma bateria, três resistores iguais e o
amperímetro A. Cada resistor do ramo acb do circuito dissipa 1,0 W quando a corrente
indicada pelo amperímetro é igual a 0,6 A. Determine a diferença de potencial entre os pontos
a e b, em volts.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[B]
W1  (Fsen300 )xd  10x0,5x4  20J
Numericamente
W2

área
A figura abaixo mostra o cálculo da área.
W2  6  7  8  6  27J
W  W1  W2  20  27  47J
Resposta da questão 2:
[A]
A área sombreada abaixo é numericamente igual ao trabalho da força elástica.
W
80  40
x2  120J .
2
Resposta da questão 3:
–3
–3
Dados: Ramp = 100  ; R = 1.400  ; i1 = 1 mA = 10 A; i2 = 0,2 mA = 0,2  10 A.
Seja U a força eletromotriz da bateria.
Para o circuito com o fio de resistência desprezível entre a e b:
U  Ramp  R  i1

U  100  1.400  103
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–3
U = 1.500  10 V.
Para o circuito com um resistor de resistência desconhecida (Rx) entre a e b.
U  Ramp  R  R x  i2

1500  10 3  100  1.400  R x  0,2  10 3
1.500  300  0,2 R x

0,2 R x  1.200


R x  6.000 .
Resposta da questão 4:
[B]
As forças que agem na pedra estão mostradas abaixo.
A resultante é a Fat.
Usando o Teorema do Trabalho-Energia cinética, vem:
1
WA  EC  EC0  μmgd  0  mV 2  V  2μgd  2x0,015x10x30  3,0m / s .
2
Resposta da questão 5:
3
4
a) Dados: S = 1,5 km = 1,5  10 m; EC = 4,5  10 J.
Como o trabalho da força peso é desprezível, a força de atrito (Fat) é a própria força resultante.
Aplicando o teorema da energia cinética, considerando que, se a partícula é totalmente freada,
sua energia cinética final é nula:
R = EC  | Fat | = |EC|  Fat S = |EC|  Fat =
| EC | | 0  4,5  10 4 | 4,5  10 4
=

S
1,5  103
1,5  103

Fat = 30 N.
b) Dados: m = 0,1 g;  = 2.400 °C; c = 0,90
J
.
g.C
Q = m c   0,1 (0,9) (2.400)  Q = 216 J.
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Resposta da questão 6:
10 volts.
Como a resistência equivalente no ramo acb é dobro da resistência no ramo ab, a corrente no
ramo ab é o dobro da corrente i no ramo acb.
Aplicando, então, a lei dos nós em a:
2i  i  I  3i  0,6  I  0,2 A.
Como cada resistor do ramo acb dissipa 1 W, a tensão (U1) em cada um deles é:
1
P  U1i  1  U1  0,2   U1 
 5 V.
0,2
A tensão Uab é então:
Uab  2U1  2  5   Uab  10 V.
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