Questões Sobre Trabalho e Energia - Física - concurso

Vamos calcular a quantidade de energia gasta pelo atleta durante as 6 horas de treinamento. Para isso, vamos utilizar a fórmula:

E = P × t

Onde E é a energia gasta, P é a potência média e t é o tempo de treinamento.

Substituindo os valores, temos:

E = 50 W × 6 h = 50 W × 6 × 3600 s = 1080000 J

Agora, vamos calcular a variação de temperatura da água:

ΔT = T_f - T_i = 30 ºC - 15 ºC = 15 ºC

A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água é igual à energia gasta pelo atleta:

Q = E = 1080000 J

Vamos utilizar a fórmula do calor específico:

Q = m × c × ΔT

Onde m é a massa de água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.

Substituindo os valores, temos:

1080000 J = m × 4,0 J/kg.ºC × 15 ºC

m = 1080000 J / (4,0 J/kg.ºC × 15 ºC) = 18 kg

Portanto, a quantidade de água necessária para suprir a energia gasta durante as 6 horas de treinamento é de 18 kg.

A alternativa correta é B) 18.

O processo de produção do etanol de cana-de-açúcar envolve uma série de etapas que buscam converter a energia contida na biomassa em uma fonte de energia renovável. Nessa conversão, ocorre a transformação de diferentes formas de energia, como a química, térmica, mecânica e elétrica.

A cana-de-açúcar, como matéria-prima, apresenta uma energia química armazenada em suas moléculas. Durante o processo produtivo, essa energia química é liberada e convertida em outras formas de energia. A primeira etapa é a moagem da cana, que libera a energia mecânica armazenada nas fibras da planta. Em seguida, o caldo de cana é submetido a uma série de processos, como a hidrólise e a fermentação, que convertem a energia química em energia térmica e, posteriormente, em energia química novamente, agora na forma de etanol.

Portanto, é correto afirmar que, durante o processo de produção do etanol, ocorre a conversão entre diversas formas de energia, principalmente química. A energia química da cana-de-açúcar é convertida em energia térmica e, posteriormente, em energia química novamente, agora na forma de etanol. Isso justifica o balanço energético de 9:1, pois para cada unidade de energia fóssil consumida, são geradas nove unidades de energia renovável na forma de etanol.

Vale ressaltar que as outras opções apresentadas não são corretas. A opção B) está errada, pois não há criação de energia química do etanol, mas sim conversão da energia química da cana-de-açúcar em energia química do etanol. A opção C) também está errada, pois a energia térmica contida na cana-de-açúcar não é diretamente convertida em energia química do etanol. Já a opção D) é absurda, pois não há transformação de energia mecânica da cana de açúcar em energia térmica do etanol.

O gasto de energia pelo corpo humano depende da atividade física em execução. Ficar sentado consome de 3 a 7 kJ/min, em pé há um gasto de 6 a 10 kJ/min, caminhar consome de 5 a 22 kJ/min e jogar voleibol faz uso de 14 a 39 kJ/min. Considerando as taxas máximas de consumo energético, pode-se dizer corretamente que as atividades que mais preservam recursos energéticos no organismo são, em ordem crescente:

• A)sentado, em pé, caminhada, voleibol.
• B)voleibol, caminhada, em pé, sentado.
• C)sentado, em pé, voleibol, caminhada.
• D)voleibol, caminhada, sentado, em pé.

O gabarito correto é B). Por fim, não é surpresa que as atividades mais intensas consumam mais energia, e as mais leves, menos. Isso ocorre porque o corpo humano precisa se adaptar às demandas energéticas impostas pelas atividades físicas. Quando estamos sentados, por exemplo, nosso metabolismo basal é menor, pois não há necessidade de mobilizar grandes quantidades de energia para manter o corpo em movimento.

Além disso, é importante destacar que a energia consumida pelas atividades físicas pode variar de pessoa para pessoa, dependendo de fatores como o peso, a idade e o sexo. Por exemplo, uma pessoa mais pesada pode consumir mais energia ao realizar uma atividade física do que uma pessoa mais magra. Da mesma forma, idosos podem ter uma taxa metabólica basal mais baixa do que os jovens, o que afeta a quantidade de energia consumida durante as atividades físicas.

É fundamental, portanto, que sejam consideradas as particularidades individuais ao se analisar o gasto de energia durante as atividades físicas. Além disso, é importante lembrar que o gasto de energia é apenas um dos muitos fatores que devem ser considerados ao se planejar um programa de exercícios ou uma dieta saudável.

Em resumo, o gasto de energia durante as atividades físicas é um tema complexo que envolve muitas variáveis. No entanto, ao entender como as diferentes atividades físicas afetam o consumo de energia, podemos tomar decisões mais informadas sobre como lidar com nossas necessidades energéticas e melhorar nossa saúde geral.

Um homem arrasta uma cadeira sobre um piso plano, percorrendo em linha reta uma distância de 1 m.

Durante todo o percurso, a força que ele exerce sobre a cadeira possui intensidade igual a 4 N e direção de 60° em relação ao piso.

O gráfico que melhor representa o trabalho T, realizado por essa força ao longo de todo o deslocamento d, está indicado em:

• A) Um gráfico com uma curva crescente.
• B) Um gráfico com uma curva decrescente.
• C) Um gráfico com uma linha horizontal.
• D) Um gráfico com uma linha inclinada.

A resposta certa é o gráfico D) com uma linha inclinada. Isso porque a força aplicada é constante e tem uma direção de 60° em relação ao piso, o que significa que apenas uma componente da força está sendo aplicada na direção do deslocamento. Portanto, o trabalho realizado pela força aumentará à medida que o homem arrasta a cadeira, resultando em um gráfico com uma linha inclinada.

Para entender melhor, podemos analisar a equação do trabalho realizado por uma força constante: T = F × d × cos(θ), onde F é a intensidade da força, d é o deslocamento e θ é o ângulo entre a força e o deslocamento. Nesse caso, como a força é constante e o ângulo é de 60°, o trabalho realizado aumentará linearmente com o deslocamento, resultando em um gráfico com uma linha inclinada.

É importante notar que, se a força fosse aplicada na direção do deslocamento (ou seja, com um ângulo de 0°), o gráfico seria uma linha horizontal, pois o trabalho realizado seria máximo e constante ao longo de todo o deslocamento. Além disso, se a força fosse aplicada em uma direção perpendicular ao deslocamento (ou seja, com um ângulo de 90°), o gráfico seria uma linha horizontal na origem, pois o trabalho realizado seria zero.

Em resumo, a resposta certa é o gráfico D) com uma linha inclinada, pois a força aplicada é constante e tem uma direção de 60° em relação ao piso, resultando em um aumento linear do trabalho realizado ao longo do deslocamento.

Na Idade Média, os exércitos utilizavam catapultas chamadas “trabucos”. Esses dispositivos eram capazes de lançar projéteis de 2 toneladas e com uma energia cinética inicial igual a 4000 J.

A intensidade da velocidade inicial de lançamento, em m/s, vale

• A)1.
• B)2.
• C)√2.
• D)2√2.

Para encontrar a resposta certa, vamos analisar a fórmula da energia cinética: Ec = (1/2)mv², onde m é a massa do projétil e v é a velocidade inicial. No nosso caso, a massa é de 2 toneladas, que equivale a 2000 kg, e a energia cinética é de 4000 J.

Substituindo os valores na fórmula, temos: 4000 = (1/2) × 2000 × v². Para resolver essa equação, podemos começar por multiplicar ambos os lados por 2, o que nos dá: 8000 = 2000 × v². Em seguida, podemos dividir ambos os lados por 2000, o que nos dá: 4 = v².

Agora, para encontrar a velocidade inicial, basta fazer a raiz quadrada de ambos os lados da equação: v = √4. Simplificando, temos: v = 2 m/s. Logo, a resposta certa é B) 2.

É importante notar que a escolha da resposta certa depende da compreensão da fórmula da energia cinética e da habilidade de resolver equações matemáticas. Além disso, é fundamental ter atenção aos valores dados no problema e substituí-los corretamente na fórmula.

Esperamos que essa explicação tenha ajudado a esclarecer a resposta certa! Se você tiver alguma dúvida ou precisar de mais esclarecimentos, basta perguntar.

Para resolver este problema, vamos utilizar a fórmula do trabalho realizado pela força resistente, que é dado por W = ΔK, onde W é o trabalho, ΔK é a variação da energia cinética do objeto e é igual a 0,5 * m * (v²f - v²i), sendo m a massa do disco, v_f a velocidade final e v_i a velocidade inicial.

Primeiramente, vamos calcular a variação da energia cinética do disco. Temos que a massa do disco é de 2,0 kg, a velocidade inicial é de 8,0 m/s e a velocidade final é de 4,0 m/s.

ΔK = 0,5 * 2,0 kg * ((4,0 m/s)² - (8,0 m/s)²)

ΔK = 0,5 * 2,0 kg * (16,0 m²/s² - 64,0 m²/s²)

ΔK = 0,5 * 2,0 kg * (-48,0 m²/s²)

ΔK = -48,0 J

Portanto, o trabalho realizado pela força resistente é de -48,0 J. Isso significa que a força resistente está fazendo um trabalho negativo no disco, ou seja, está reduzindo sua energia cinética.

A resposta certa é A) - 48.

Vamos calcular o comprimento de onda de De Broglie do elétron utilizando a fórmula:

λ = h / √(2mE)

onde h é a constante de Planck, m é a massa de repouso do elétron e E é a energia cinética do elétron.

Substituindo os valores dados, temos:

λ = (6,63 × 10-34 J.s) / √(2 × 9,11 × 10-31 kg × 6 × 10-16 J)

Realizando os cálculos, obtemos:

λ ≈ 0,396 Å

Portanto, o tamanho mínimo de uma estrutura a ser visualizada por esse tipo de microscópio é de aproximadamente 0,396 Å. Considerando que 3,3 é o valor aproximado de √10,932, podemos concluir que o tamanho mínimo é inferior a 2,5 e superior a 1,0.

Logo, a alternativa correta é A) inferior a 2,5 e superior a 1,0.

Um marinheiro precisa transportar uma caixa de massa 12kg, do porão de um navio até um outro compartimento situado em um local 5 metros acima do nível do porão. Supondo que o tempo gasto no transporte seja de 2 minutos e considerando a gravidade local igual a 10 m/s2, é correto afirmar que a potência usada pelo marinheiro nessa tarefa foi de

• A)5W
• B)8W
• C)50W
• D)120W
• E)300W

Vamos resolver essa questão! Primeiramente, precisamos calcular a energia necessária para transportar a caixa. Para isso, vamos utilizar a fórmula da energia potencial gravitacional, que é dada por Ep = mgh, onde m é a massa da caixa (12 kg), g é a gravidade local (10 m/s2) e h é a altura em que a caixa é elevada (5 metros).

Ep = 12 kg x 10 m/s2 x 5 m = 600 J

Agora que sabemos a energia necessária, vamos calcular a potência. A potência é dada pela razão entre a energia e o tempo. No caso, a energia é de 600 J e o tempo é de 2 minutos, que equivale a 120 segundos.

P = Ep / t = 600 J / 120 s = 5 W

Portanto, a resposta certa é A) 5W. O marinheiro precisou de uma potência de 5 watts para transportar a caixa de 12 kg até o compartimento situado 5 metros acima do porão do navio em 2 minutos.

É importante notar que a potência é uma grandeza que depende do tempo e da energia. Quanto mais rápido você realizar uma tarefa, mais potência você precisará. No caso do marinheiro, como ele levou 2 minutos para transportar a caixa, a potência necessária foi de apenas 5 watts. Se ele tivesse levado apenas 1 minuto, a potência necessária seria de 10 watts.

Além disso, é importante lembrar que a potência é uma grandeza que depende da eficiência do sistema. No caso do marinheiro, a potência de 5 watts é a potência líquida, ou seja, a potência efetivamente utilizada para transportar a caixa. Já a potência bruta, que é a potência total gerada pelo marinheiro, pode ser maior devido às perdas de energia no sistema.

Em resumo, a potência é uma grandeza fundamental em física que nos permite analisar a eficiência dos sistemas e calcular a energia necessária para realizar uma determinada tarefa. No caso do marinheiro, a potência necessária foi de 5 watts, o que é uma potência relativamente baixa.

Para resolver este problema, precisamos calcular a energia liberada pelo combustível consumido em uma hora e, em seguida, compará-la com a potência desenvolvida pelo motor.

Primeiramente, vamos calcular a massa de combustível consumida em uma hora. Como o motor consome 8,0 litros de combustível em uma hora, e sabemos que a densidade do combustível é de 0,675 g/cm³, podemos calcular a massa do combustível consumido em uma hora como:

m = V × ρ = 8,0 L × 0,675 g/cm³ = 5,4 kg

Agora, vamos calcular a energia liberada pelo combustível consumido em uma hora. Sabemos que o calor de combustão do combustível é de 10000 cal/g, então:

Q = m × c = 5,4 kg × 10000 cal/g = 54.000 cal

Como 1 cal é igual a 4 J, podemos converter a energia em joules:

Q = 54.000 cal × 4 J/cal = 216.000 J

Agora, vamos calcular a potência desenvolvida pelo motor em watts:

P = 24 kW = 24.000 W

Como a potência é a taxa de transferência de energia, podemos calcular a energia liberada pelo motor em uma hora como:

E = P × t = 24.000 W × 1 h = 86.400 J

Finalmente, podemos calcular o rendimento do motor como:

η = (E / Q) × 100% = (86.400 J / 216.000 J) × 100% = 40%

Portanto, o gabarito correto é C) 40.