Questões Sobre Trabalho e Energia - Física - concurso

Uma caixa com um litro de leite tem aproximadamente 1,0 kg de massa. Considerando g = 10 m/s2, se ela for levantada verticalmente, com velocidade constante, 10 cm em 1,0 s, a potência desenvolvida será, aproximadamente, de

• A)1,0.102 W
• B)1,0.10 W
• C)1,0.10º W
• D)1,0.10-1 W
• E)1,0.10-2 W

Vamos calcular a potência desenvolvida para encontrarmos a resposta certa. A potência é dada pela fórmula P = F × v, onde F é a força aplicada e v é a velocidade. Nesse caso, a força aplicada é a força peso, que é F = m × g, onde m é a massa do leite e g é a aceleração da gravidade.

Substituindo os valores, temos:

F = 1,0 kg × 10 m/s2 = 10 N

A velocidade é dada em centímetros por segundo, então precisamos converter para metros por segundo:

v = 10 cm/s = 0,1 m/s

Agora, podemos calcular a potência:

P = F × v = 10 N × 0,1 m/s = 1,0 W

Para encontrarmos a resposta certa, precisamos verificar qual opção está mais próxima desse valor. A opção C) 1,0.10º W é a mais próxima, então é a resposta certa.

Lembre-se de que, em problemas de física, é importante usar as unidades corretas e converter os valores para as unidades desejadas. Além disso, é fundamental ter cuidado com a ordem de magnitude dos valores, para evitar erros.

Espero que isso tenha ajudado! Se tiver alguma dúvida ou precisar de mais explicações, não hesite em perguntar.

Um joule é a quantidade de energia capaz de deslocar apenas horizontalmente um objeto com peso de 1N por um metro.

• C) CERTO
• E) ERRADO

Essa afirmação pode parecer simples, mas há um detalhe importante que a torna falsa. Embora 1 joule seja a quantidade de energia necessária para deslocar um objeto com peso de 1N por um metro, isso não significa que o objeto seja deslocado apenas horizontalmente.

Imagine, por exemplo, que você esteja empurrando um carrinho de supermercado com uma força de 1N. Se o carrinho estiver sobre uma superfície plana e horizontal, você precisaria de 1 joule de energia para movê-lo por um metro. No entanto, se o carrinho estiver sobre uma rampa inclinada, você precisaria de menos energia para movê-lo pela mesma distância, pois a gravidade estaria ajudando a puxá-lo para baixo.

Isso significa que a afirmação inicial não é completamente verdadeira. A quantidade de energia necessária para deslocar um objeto depende não apenas da força aplicada e da distância percorrida, mas também da direção em que a força é aplicada e da presença de outros fatores, como a gravidade.

Portanto, a resposta certa é E) ERRADO. É importante lembrar que, em física, é fundamental considerar todos os fatores que influenciam um determinado fenômeno para chegar a uma conclusão precisa.

Além disso, é importante notar que a unidade de medida joule é utilizada para medir a energia, e não a força. A força é medida em newtons (N), enquanto a energia é medida em joules (J). É fundamental não confundir essas duas grandezas físicas.

Em resumo, a afirmação inicial é falsa porque não considera a influência da direção da força e de outros fatores, como a gravidade, no deslocamento do objeto. Além disso, é importante lembrar que a unidade de medida joule é utilizada para medir a energia, e não a força.

Ao se empurrar uma parede, pode-se até gastar energia; porém, caso a parede não se mova, nenhum trabalho será realizado pela força aplicada a ela.

• C) CERTO
• E) ERRADO

Isso ocorre porque o conceito de trabalho, em física, está relacionado à mudança de estado de um objeto ou sistema. Nesse caso, como a parede não se move, não há mudança de estado, logo não há realização de trabalho.

É importante destacar que a energia gasta ao empurrar a parede não é perdida, ela é dissipada em forma de calor, devido à fricção entre as mãos e a parede, ou em forma de vibrações, que são absorvidas pela estrutura da parede.

Portanto, é correto afirmar que, se a parede não se move, nenhum trabalho é realizado, independentemente da quantidade de energia gasta.

Essa é uma das razões pelas quais é fundamental entender a diferença entre trabalho e energia. Embora estejam relacionados, são conceitos diferentes e devem ser tratados como tal.

Além disso, é importante lembrar que a física é uma ciência que busca descrever o mundo natural através de leis e princípios. Nesse sentido, a compreensão do conceito de trabalho é fundamental para a análise de sistemas e processos físicos.

Compreender como o trabalho é realizado, ou não, é essencial para a análise de sistemas mais complexos, como motores, máquinas e outros dispositivos que envolvem a conversão de energia.

Em resumo, a resposta certa é C) CERTO, pois não há realização de trabalho se a parede não se move, independentemente da quantidade de energia gasta.

Dois carros com potências diferentes jamais terão a mesma velocidade.

• C) CERTO
• E) ERRADO

O gabarito correto é E). Isso pode parecer óbvio, mas é importante lembrar que a potência de um carro é apenas um dos fatores que influenciam sua velocidade. Outros fatores, como o peso do veículo, a resistência do ar, a inclinação da estrada e a eficiência dos pneus, também desempenham um papel crucial.

Imagine dois carros, um com uma potência de 100 cv e outro com uma potência de 200 cv. À primeira vista, pode-se pensar que o carro mais potente será sempre mais rápido. No entanto, se o carro mais potente for mais pesado ou tiver uma resistência do ar maior, ele pode não ser capaz de alcançar a mesma velocidade que o carro menos potente.

Além disso, a potência de um carro não é o único fator que determina sua velocidade. A forma como o motor entrega a potência também é importante. Por exemplo, um carro com uma transmissão mais eficiente pode ser capaz de transmitir mais potência para as rodas, tornando-o mais rápido do que um carro com uma transmissão menos eficiente.

Portanto, embora a potência seja um fator importante na determinação da velocidade de um carro, não é o único fator. É importante considerar todos os fatores que influenciam a velocidade de um carro antes de concluir que dois carros com potências diferentes jamais terão a mesma velocidade.

Em resumo, a afirmação "Dois carros com potências diferentes jamais terão a mesma velocidade" é um erro. É importante considerar todos os fatores que influenciam a velocidade de um carro antes de fazer afirmações gerais.

Para encontrar a energia cinética da partícula, precisamos primeiro calcular sua massa. Sabemos que a partícula contém 2,0% em massa de fósforo, o que equivale a 1,2 × 10¹⁵ átomos de fósforo. Para encontrar a massa total da partícula, podemos usar a fórmula:

m_fósforo = número de átomos × massa de um átomo de fósforo

A massa de um átomo de fósforo é de aproximadamente 30,97 u (unidades de massa atômica). Logo:

m_fósforo = 1,2 × 10¹⁵ × 30,97 u

m_fósforo ≈ 3,72 × 10^-19 kg

Como a partícula contém 2,0% em massa de fósforo, a massa total da partícula é:

m_partícula = m_fósforo / 0,02

m_partícula ≈ 1,86 × 10^-17 kg

Agora, podemos calcular a energia cinética da partícula. A fórmula para a energia cinética é:

E_cin = (1/2) × m × v²

Substituindo os valores dados:

E_cin = (1/2) × 1,86 × 10^-17 kg × (0,1 m/s)²

E_cin ≈ 1,55 × 10^-11 J

Portanto, a resposta correta é B) 1,55 × 10^-11 J.

Trabalho mecânico, Potência e Energia são grandezas físicas muito importantes no estudo dos movimentos. No Sistema Internacional, a unidade de medida para cada uma dessas grandezas é, respectivamente:

• A)newton, watt e joule.
• B)joule, watt e joule.
• C)watt, joule e newton.
• D)joule, watt e caloria.
• E)joule, newton e caloria.

É importante notar que o trabalho mecânico é a energia transferida de um corpo para outro por meio de uma força que causa um deslocamento. Já a potência é a taxa de transferência de energia. E a energia, como sabemos, é a capacidade de realizar trabalho.

Uma forma de entender melhor essas grandezas é analisar um exemplo prático. Imagine que você está empurrando um carrinho de compras em uma superfície horizontal. Nesse caso, você está realizando um trabalho mecânico, pois está aplicando uma força sobre o carrinho e causando seu deslocamento.

A potência, nesse caso, seria a taxa em que você realiza esse trabalho. Se você empurrar o carrinho rapidamente, você estará realizando um trabalho a uma taxa mais alta, ou seja, com uma potência maior.

Já a energia, como mencionado anteriormente, é a capacidade de realizar trabalho. No exemplo do carrinho, a energia seria a capacidade de você movimentar o carrinho. Quanto mais energia você tiver, mais você poderá movimentar o carrinho.

Além disso, é fundamental lembrar que as unidades de medida para essas grandezas também são importantes. No Sistema Internacional, a unidade de medida para o trabalho mecânico é o joule (J), para a potência é o watt (W) e para a energia é também o joule (J).

Portanto, a resposta certa para a questão é B)joule, watt e joule. É importante lembrar que a unidade de medida para a potência é o watt, e não o joule, embora o joule seja a unidade de medida para o trabalho mecânico e a energia.

Em resumo, o trabalho mecânico, a potência e a energia são grandezas físicas fundamentais no estudo dos movimentos. É essencial entender as definições e unidades de medida para cada uma delas, para que possamos aplicá-las corretamente em problemas e exercícios.

Vamos calcular o consumo de energia do chuveiro eletrico! Para isso, precisamos saber que o consumo de energia é calculado pela fórmula: Consumo de Energia (em kWh) = Potência (em kW) x Tempo (em horas).

No nosso caso, a potência do chuveiro é de 3,0 kW e o tempo do banho é de 1/6 de hora, ou seja, 0,17 horas (convertendo 10 minutos para horas).

Então, vamos aplicar a fórmula:

Consumo de Energia = 3,0 kW x 0,17 h = 0,51 kWh

Como a resposta mais próxima entre as opções é 0,5 kWh, então a resposta certa é A) 0,5 kWh.

E aí, você sabia que o consumo de energia dos chuveiros eletricos pode variar muito dependendo da temperatura da água e do tipo de chuveiro? Por exemplo, chuveiros mais eficientes podem consumir até 30% menos energia do que os modelos tradicionais!

Além disso, é importante lembrar que o consumo de energia também depende do hábito de banho das pessoas. Por exemplo, se você tomar banhos mais curtos e maisquentes, você pode economizar energia e reduzir sua conta de luz.

E você, como economiza energia em seu dia a dia? Tem algum truque ou hábito que você gostaria de compartilhar conosco?

É importante lembrar que a conscientização sobre o consumo de energia é fundamental para reduzir o impacto ambiental e economizar recursos naturais.

E aí, vamos continuar a aprender e a economizar energia juntos!

Vamos calcular o valor do trabalho e do impulso. Primeiramente, vamos calcular a velocidade do homem no momento em que ele chega à rede. A altura da queda é de 7,2 m, e a aceleração da gravidade é de 10 m/s². Podemos usar a fórmula:

v² = v0² + 2gh

Como o homem parte do repouso, v0 = 0. Substituindo os valores, temos:

v² = 0² + 2 × 10 × 7,2

v² = 144

v = √144 = 12 m/s

O homem chega à rede com uma velocidade de 12 m/s. Agora, vamos calcular o trabalho realizado pela força resultante sobre o homem durante a queda:

W = F × d

O trabalho realizado é igual à força vezes a distância. A força é a força peso, que é igual a:

F = m × g

F = 70 × 10 = 700 N

A distância é a altura da queda:

d = 7,2 m

W = 700 × 7,2 = 5040 J

No entanto, a rede se estica 1,0 m antes de deter a queda do homem. Isso significa que o trabalho realizado pela força resultante é:

W = 5040 - 700 × 1,0 = 0 J

Agora, vamos calcular o impulso transmitido pela força resultante sobre o homem enquanto ele está em contato com a rede:

J = F × Δt

Para calcular o impulso, precisamos calcular o tempo de contato do homem com a rede. A velocidade do homem no momento em que ele chega à rede é de 12 m/s. A rede se estica 1,0 m, então podemos calcular o tempo de contato:

v = Δx / Δt

12 = 1,0 / Δt

Δt = 1,0 / 12 = 0,0833 s

Agora, podemos calcular o impulso:

J = 700 × 0,0833 = 840 Ns

O valor do trabalho e do impulso são, respectivamente, 0 J e 840 Ns.

A resposta certa é A) 0 e 840.

Um móvel de massa m deve ser movimentado sobre uma superfície lisa de um ponto P a um ponto Q. As opções existentes são empurrar ou puxar o móvel com uma força sempre de mesma intensidade, e deve-se escolher a forma como a força deve ser aplicada sobre ele para que o trabalho realizado pela força seja o maior possível.

Dentre as diversas formas possíveis de aplicar a força, qual corresponde ao maior trabalho no deslocamento entre P e Q?

• E)

A resposta certa é a opção A), que é aplicar a força na direção do deslocamento, ou seja, puxar o móvel na direção de Q. Isso ocorre porque a força é máxima quando aplicada na direção do deslocamento, fazendo com que o trabalho realizado seja o maior possível.

Vamos analisar melhor essa situação. Quando você empurra o móvel, a força aplicada não está na direção do deslocamento, mas sim em uma direção perpendicular ao deslocamento. Isso significa que a componente da força na direção do deslocamento é menor do que a força total aplicada. Já quando você puxa o móvel, a força aplicada está na direção do deslocamento, fazendo com que a componente da força na direção do deslocamento seja a própria força total aplicada.

Portanto, é fácil concluir que a opção A), que é puxar o móvel, é a que corresponde ao maior trabalho no deslocamento entre P e Q. Isso ocorre porque a força aplicada está na direção do deslocamento, fazendo com que a componente da força na direção do deslocamento seja máxima, e consequentemente, o trabalho realizado seja o maior possível.

É importante notar que, nesse caso, a escolha da forma de aplicar a força não altera a intensidade da força, mas sim a direção em que ela é aplicada. Isso é fundamental para entender como a força pode ser aplicada de forma a realizar o maior trabalho possível no deslocamento do móvel.

Em resumo, a opção A) é a resposta certa porque a força aplicada na direção do deslocamento é a que realiza o maior trabalho no deslocamento entre P e Q. Isso ocorre porque a componente da força na direção do deslocamento é máxima quando a força é aplicada na direção do deslocamento.

Uma bola de borracha de massa 200 g é largada de uma altura de 1,60 m do chão. Bate na superfície e sobe verticalmente. Quando ela se encontra a uma altura de 0,8 m do chão, sua velocidade é medida, e o valor obtido é de 3 m/s. A resistência do ar é desprezível, e a aceleração da gravidade vale 10 m/s².

Nesse contexto, a energia mecânica da bola

• A)não varia, valendo sempre 3,2 J, pois a colisão com o chão é elástica
• B)vale 2,5 J no instante do lançamento e diminui após a colisão com o chão.
• C)diminui de 0,7 J com a colisão, pois esta não é elástica.
• D)diminui na colisão para a metade do valor inicial, pois a altura em que a bola está corresponde à metade da altura do lançamento.
• E)aumenta de 0,7 J com a colisão, pois, na colisão com o chão, a bola recebe energia deste.

Para resolver esse problema, vamos utilizar a equação da energia mecânica total, que é a soma da energia cinética e da energia potencial. No instante do lançamento, a energia cinética é nula, pois a bola está parada, e a energia potencial é máxima, pois a bola está a uma altura máxima de 1,60 m do chão. Ou seja, a energia mecânica total inicial é igual à energia potencial.

Em seguida, a bola cai e bate no chão. Nesse momento, parte da energia mecânica total é perdida devido à colisão inelástica. Isso significa que a energia mecânica total após a colisão é menor do que a energia mecânica total inicial. Quando a bola sobe novamente e alcança a altura de 0,8 m do chão, sua velocidade é medida e é igual a 3 m/s.

Agora, vamos calcular a energia mecânica total após a colisão. A energia cinética é dada pela fórmula (1/2)mv², onde m é a massa da bola (200 g) e v é a velocidade (3 m/s). Substituindo os valores, obtemos:

E_c = (1/2) × 0,2 kg × (3 m/s)² = 0,9 J

A energia potencial é dada pela fórmula mgh, onde m é a massa da bola (200 g), g é a aceleração da gravidade (10 m/s²) e h é a altura (0,8 m). Substituindo os valores, obtemos:

E_p = 0,2 kg × 10 m/s² × 0,8 m = 1,6 J

A energia mecânica total após a colisão é a soma da energia cinética e da energia potencial:

E_mec = E_c + E_p = 0,9 J + 1,6 J = 2,5 J

Como a energia mecânica total inicial é igual à energia potencial inicial, que é:

E_{p inicial} = 0,2 kg × 10 m/s² × 1,6 m = 3,2 J

Vemos que a energia mecânica total após a colisão (2,5 J) é menor do que a energia mecânica total inicial (3,2 J). Isso significa que parte da energia mecânica total foi perdida devido à colisão inelástica.

Portanto, a resposta correta é C) diminui de 0,7 J com a colisão, pois esta não é elástica.