Questões Sobre Trabalho e Energia - Física - concurso

Uma mola, sem massa, de constante k = 5.000 N/m é comprimida a partir do repouso por uma distância x = 2,0 cm.
O trabalho, em J, realizado sobre a mola, durante a compressão, é

• A)5.000
• B)10
• C)1,0
• D)0,20
• E)0,020

Para resolver esse problema, precisamos lembrar da fórmula do trabalho realizado sobre uma mola: W = (1/2)kx², onde W é o trabalho, k é a constante elástica da mola e x é a distância de compressão. Substituindo os valores dados, temos: W = (1/2) × 5.000 N/m × (2,0 cm)². Primeiramente, precisamos converter a distância de compressão de centímetros para metros: 2,0 cm = 0,02 m. Então, W = (1/2) × 5.000 N/m × (0,02 m)² = 1,0 J.

Portanto, o gabarito correto é C) 1,0 J. É importante notar que o trabalho realizado sobre a mola é positivo, pois a mola está sendo comprimida, ou seja, a força está sendo aplicada no sentido de compressão.

Além disso, é fundamental lembrar que a unidade de medida do trabalho é o joule (J), que é o produto de uma força (em newtons) pelo deslocamento (em metros).

Esperamos que isso tenha ajudado você a entender melhor como resolver problemas envolvendo molas e trabalho realizado sobre elas.

Vamos resolver esse problema de física! Para encontrar a velocidade do objeto ao atingir a altura de 12,0 m, precisamos calcular a energia cinética do objeto nesse instante. Sabemos que a potência do motor do guindaste é constante e igual a 75,0 W. Além disso, o trabalho realizado pelo motor é igual à energia cinética do objeto mais a energia potencial gravitacional.

Primeiramente, vamos calcular a energia potencial gravitacional do objeto ao atingir a altura de 12,0 m:

Ep = m × g × h

Ep = 0,3 kg × 10,0 m/s² × 12,0 m

Ep = 36,0 J

Agora, vamos calcular o trabalho realizado pelo motor do guindaste durante o tempo de 3,0 s:

W = P × t

W = 75,0 W × 3,0 s

W = 225,0 J

Como o trabalho realizado pelo motor é igual à soma da energia cinética e potencial gravitacional, podemos escrever:

W = Ec + Ep

225,0 J = Ec + 36,0 J

Ec = 189,0 J

Agora, podemos calcular a velocidade do objeto ao atingir a altura de 12,0 m:

Ec = (1/2) × m × v²

189,0 J = (1/2) × 0,3 kg × v²

v² = 1260,0 m²/s²

v = √1260,0 m²/s²

v = 35,5 m/s

Eureka! A resposta certa é mesmo E) 35,5 m/s.

Se um corpo com massa igual a 400 g percorre uma distância de 1.200 m em 2 minutos, a energia cinética média do corpo no referido trajeto, expressa em Joule (J), é

• A)10
• B)20
• C)30
• D)40
• E)50

Para resolver esse problema, precisamosまず calcular a velocidade do corpo. Sabemos que a distância percorrida é de 1.200 m e o tempo é de 2 minutos. Convertendo o tempo para segundos, temos:

t = 2 minutos × 60 s/min = 120 s

Agora, podemos calcular a velocidade:

v = d / t = 1.200 m / 120 s ≈ 10 m/s

A energia cinética do corpo é dada pela fórmula:

E_c = (1/2) × m × v^2

Substituindo os valores, temos:

E_c = (1/2) × 0,4 kg × (10 m/s)^2 = 20 J

Portanto, a resposta correta é a opção B) 20 J.

É importante notar que a energia cinética é uma grandeza escalar, portanto não tem direção. Além disso, é uma grandeza positiva, pois é sempre maior ou igual a zero.

Outro ponto importante é que a energia cinética depende da massa e da velocidade do corpo. Quanto maior a massa e a velocidade, maior a energia cinética.

No entanto, é importante lembrar que a energia cinética não é a única forma de energia que um corpo pode ter. Existem outras formas de energia, como a energia potencial, a energia térmica, entre outras.

Além disso, é fundamental entender que a energia cinética é uma grandeza que varia em função do referencial. Ou seja, a energia cinética de um corpo pode ser diferente em função do sistema de coordenadas escolhido.

Por fim, é importante ressaltar que a resolução de problemas de física envolve não apenas a aplicação de fórmulas, mas também a compreensão dos conceitos físicos envolvidos. É fundamental entender o que cada grandeza representa e como elas se relacionam entre si.

Ao realizarmos as tarefas diárias, utilizamos energia fornecida pelos alimentos que ingerimos. Pensando nisso, uma pessoa de 90 kg cronometrou o tempo para subir, pela escada, os cinco andares até chegar ao seu apartamento. Sendo g = 10 m/s² e considerando que essa pessoa subiu 16 m em 30 s, é correto afirmar que, ao subir, desenvolveu uma potência média de

• A)0,18 kW
• B)0,27 kW
• C)0,48 kW
• D)0,76 kW
• E)0,90 kW

Vamos calcular a potência média desenvolvida pela pessoa. Primeiramente, precisamos calcular a energia desenvolvida pela pessoa para subir os cinco andares. A energia pode ser calculada pela fórmula: E = m x g x h, onde m é a massa da pessoa (90 kg), g é a aceleração da gravidade (10 m/s²) e h é a altura subida (16 m).

E = 90 kg x 10 m/s² x 16 m = 14400 J

Agora, para calcular a potência média, vamos utilizar a fórmula: P = E / t, onde E é a energia desenvolvida e t é o tempo gasto para desenvolver essa energia (30 s).

P = 14400 J / 30 s = 480 W = 0,48 kW

Portanto, a resposta certa é a opção C) 0,48 kW.

É interessante notar que a potência média desenvolvida pela pessoa é relativamente alta, considerando que ela está apenas subindo escadas. Isso mostra como as atividades diárias podem consumir uma quantidade significativa de energia.

Além disso, é importante lembrar que a potência média desenvolvida pela pessoa pode variar dependendo de fatores como o peso, a idade e o nível de condicionamento físico. Portanto, é fundamental considerar esses fatores ao calcular a potência média desenvolvida em diferentes atividades.

Em resumo, a potência média desenvolvida pela pessoa ao subir os cinco andares é de 0,48 kW, o que é uma quantidade significativa de energia. É importante considerar os fatores que influenciam na potência média desenvolvida em diferentes atividades e como essas atividades podem impactar no nosso dia-a-dia.

O teorema do trabalho-energia cinética diz que:

• A)O trabalho realizado por uma força sobre um objeto é igual à variação da energia cinética desse objeto.
• B)O trabalho realizado por uma força sobre um objeto é sempre igual à energia cinética final desse objeto.
• C)A energia cinética de um corpo não pode ser alterada quando trabalho é realizado sobre ele.
• D)O trabalho realizado por uma força sobre um objeto é igual ao dobro da variação da energia cinética desse objeto.

Vamos entender melhor o que significa cada uma dessas opções e porque a opção A é a correta.

Primeiramente, é importante lembrar que o trabalho realizado por uma força sobre um objeto é definido como a energia transferida para o objeto através da aplicação dessa força. Já a energia cinética é a energia que um objeto possui devido ao seu movimento.

A opção B está errada porque o trabalho realizado não é igual à energia cinética final do objeto, mas sim à variação da energia cinética. Isso significa que o trabalho realizado pode aumentar ou diminuir a energia cinética do objeto, dependendo da direção da força aplicada.

A opção C é também uma afirmação falsa, pois a energia cinética de um corpo pode ser alterada quando trabalho é realizado sobre ele. Por exemplo, se uma força é aplicada para acelerar um objeto, a energia cinética do objeto aumentará.

Já a opção D está errada porque o trabalho realizado não é igual ao dobro da variação da energia cinética do objeto. O fator de dois não faz sentido nesse contexto.

Portanto, a opção A é a correta. Ela afirma que o trabalho realizado por uma força sobre um objeto é igual à variação da energia cinética desse objeto, o que é uma afirmação verdadeira.

Em resumo, o teorema do trabalho-energia cinética é fundamental para entender como as forças afetam o movimento dos objetos e como a energia cinética é transferida ou transformada.

Essa relação entre trabalho e energia cinética é muito importante em muitas áreas da física, como a mecânica, a termodinâmica e a electromagnetismo.

Além disso, é uma ferramenta valiosa para resolver problemas que envolvem a transferência de energia e o movimento de objetos.

Portanto, é fundamental que você entenda bem o teorema do trabalho-energia cinética e saiba aplicá-lo em diferentes contextos.

Você pode encontrar muitos exemplos e exercícios que ilustram a aplicação desse teorema em diferentes áreas da física.

Além disso, é importante que você pratique a resolver problemas que envolvem a transferência de energia e o movimento de objetos.

Dessa forma, você estará bem preparado para enfrentar desafios mais complexos e desenvolver sua compreensão da física.

Andar de bondinho no complexo do Pão de Açúcar no Rio de Janeiro é um dos passeios aéreos urbanos mais famosos do mundo. Marca registrada da cidade, o Morro do Pão de Açúcar é constituído de um único bloco de granito, despido de vegetação em sua quase totalidade e tem mais de 600 milhões de anos.

A altura do Morro da Urca é de 220 m e a altura do Pão de Açúcar é de cerca de 400 m, ambas em relação ao solo. A variação da energia potencial gravitacional do bondinho com passageiros de massa total M = 5000 kg, no segundo trecho do passeio, é

(Use g = 10 m/s² .)

• A)11 x 106 J.
• B)20 x 106 J.
• C)31 x 106 J.
• D)9 x 106 J.

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a fórmula da variação da energia potencial gravitacional, que é dada por ΔU = m × g × Δh, onde m é a massa do objeto, g é a aceleração da gravidade e Δh é a variação de altura.

No caso do bondinho, a variação de altura é a diferença entre a altura do Pão de Açúcar e a altura do Morro da Urca, que é de aproximadamente 180 m. Substituindo os valores, temos:

ΔU = 5000 kg × 10 m/s² × 180 m = 9 × 10⁶ J.

Portanto, a resposta correta é a opção D) 9 × 10⁶ J.

Além disso, é importante notar que o Pão de Açúcar é um dos principais cartões-postais do Rio de Janeiro, atraindo milhões de turistas todos os anos. O bondinho que liga o Morro da Urca ao Pão de Açúcar é um dos principais atrativos turísticos da cidade, oferecendo uma visão deslumbrante da Baía de Guanabara e do próprio Rio de Janeiro.

É interessante notar que o Pão de Açúcar é um dos principais exemplos de como a geologia pode influenciar a paisagem urbana. A formação desse morro é resultado de processos geológicos que ocorreram há milhões de anos, e hoje ele é um dos principais símbolos da cidade do Rio de Janeiro.

Além disso, o Pão de Açúcar também é um importante local para a prática de esportes radicais, como o paragliding e o escalada. Muitos aventureiros vêm ao local em busca de adrenalina e desafios.

No entanto, é importante lembrar que a segurança é fundamental em qualquer atividade turística ou esportiva. É necessário tomar cuidado e respeitar as regras e normas de segurança para evitar acidentes.

Em resumo, o Pão de Açúcar é um local incrível, não apenas pela sua beleza natural, mas também pela sua rica história e importância cultural. É um local que valoriza a diversão, a aventura e a segurança, tornando-se um dos principais destinos turísticos do Brasil.

Considere que uma caixa de massa igual a 10 kg seja levantada a uma altura de 5 m, levando-se 10 s para completar a operação. Nessa situação e considerando que aceleração gravitacional local é de 9,8 m/s ² , o trabalho realizado, em joules, será de

• A)335 J.
• B)490 J.
• C)560 J.
• D)620 J.
• E)640 J.

Vamos calcular o trabalho realizado pela força aplicada para levantar a caixa. O trabalho é igual ao produto da força aplicada pela distância percorrida. Nesse caso, a força aplicada é igual ao peso da caixa, que é de 10 kg vezes a aceleração gravitacional local, que é de 9,8 m/s². Portanto, a força aplicada é de 98 N.

Agora, vamos calcular a distância percorrida pela caixa. A caixa foi levantada 5 m, então a distância percorrida é de 5 m.

O trabalho realizado, em joules, é igual ao produto da força aplicada pela distância percorrida. Nesse caso, o trabalho realizado é de 98 N vezes 5 m, que é igual a 490 J.

Portanto, o gabarito correto é B) 490 J.

É importante notar que o tempo de 10 s não é relevante para o cálculo do trabalho realizado, pois o trabalho depende apenas da força aplicada e da distância percorrida.

Agora que você já sabe como calcular o trabalho realizado, vamos tentar outro exemplo. Suponha que você precise levantar uma caixa de 20 kg a uma altura de 10 m. Qual é o trabalho realizado, em joules, considerando que a aceleração gravitacional local é de 9,8 m/s²?

Você pode tentar calcular sozinho e, em seguida, verificar a resposta.

O trabalho realizado, em joules, é igual ao produto da força aplicada pela distância percorrida. A força aplicada é igual ao peso da caixa, que é de 20 kg vezes a aceleração gravitacional local, que é de 9,8 m/s². Portanto, a força aplicada é de 196 N.

A distância percorrida pela caixa é de 10 m.

O trabalho realizado, em joules, é igual ao produto da força aplicada pela distância percorrida. Nesse caso, o trabalho realizado é de 196 N vezes 10 m, que é igual a 1960 J.

Portanto, o trabalho realizado para levantar a caixa de 20 kg a uma altura de 10 m é de 1960 J.

Espero que esses exemplos tenham ajudado você a entender melhor como calcular o trabalho realizado pela força aplicada.

Do alto de um edifício, uma pedra é abandonada. Sua energia potencial gravitacional nesse instante era de 400 J.
A resistência do ar não é desprezível durante a queda.
São feitas quatro afirmações sobre o movimento da pedra, do instante em que foi abandonada até o instante imediatamente anterior a ela tocar o solo.

A afirmação CORRETA é:

• A)A força peso realizou um trabalho de 400 J.
• B)A pedra caiu em movimento retilíneo uniforme.
• C)O trabalho da força resultante sobre a pedra foi de 400 J.
• D)A força de resistência do ar realizou um trabalho de 400 J.

Vamos analisar cada uma das afirmações para descobrir qual é a correta.

Primeiramente, vamos lembrar que a energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética ao longo da queda. No entanto, como a resistência do ar não é desprezível, parte da energia potencial também é convertida em energia térmica e sonora.

A afirmação A) é muito plausível, pois a força peso é a responsável pela conversão da energia potencial em energia cinética. Além disso, como a energia potencial inicial era de 400 J, é razoável supor que a força peso realize um trabalho de 400 J ao longo da queda.

Já a afirmação B) é facilmente refutada, pois o movimento não é retilíneo uniforme devido à resistência do ar, que causa uma perda de velocidade ao longo do caminho.

A afirmação C) também não é correta, pois o trabalho da força resultante é diferente do trabalho da força peso. A força resultante é a soma vetorial da força peso e da força de resistência do ar, e seu trabalho é menor que o trabalho da força peso devido à resistência do ar.

E, finalmente, a afirmação D) é claramente errada, pois a força de resistência do ar realiza um trabalho negativo, ou seja, ela absorve energia da pedra, e não a fornece.

Portanto, a afirmação CORRETA é A)A força peso realizou um trabalho de 400 J.

Quando uma pessoa pula de certa altura, ao atingir o chão, ela dobra os joelhos e rola pelo chão, até parar. Fisicamente, o procedimento é CORRETO porque:

• A)durante a queda, a distância percorrida varia com o tempo ao quadrado.
• B)haverá transformação de energia potencial gravitacional em energia cinética.
• C)a força que a pessoa faz no chão fica menor que a força que o chão faz na pessoa.
• D)ao aumentar o tempo para atingir o repouso, a força que o chão faz sobre a pessoa diminui.

O gabarito correto é D). Isso ocorre porque, quando a pessoa dobra os joelhos e rola pelo chão, ela aumenta o tempo para atingir o repouso, distribuindo a força do impacto sobre um período maior. Dessa forma, a força exercida pelo chão sobre a pessoa é menor, o que a protege de lesões.

Imagine que você está caindo de uma altura de 2 metros. Se você apenas se jogasse no chão, a força do impacto seria muito grande e poderia causar lesões graves. No entanto, se você dobra os joelhos e rola pelo chão, você aumenta o tempo para atingir o repouso e distribui a força do impacto sobre um período maior, o que reduz a força exercida pelo chão sobre você.

Além disso, a técnica de dobrar os joelhos e rolar também ajuda a reduzir a força do impacto porque ela permite que a energia cinética seja dissipada de forma mais gradual. Quando você dobra os joelhos, você está convertendo a energia cinética em energia potencial elástica, que é armazenada nos músculos e nos tecidos. Em seguida, quando você rola pelo chão, você está convertendo a energia potencial elástica de volta em energia cinética, mas de forma mais gradual.

Portanto, a técnica de dobrar os joelhos e rolar pelo chão é um exemplo de como a física pode ser usada para reduzir a força do impacto e minimizar lesões. Ela é utilizada por muitos esportes, como o futebol, o rugby e o judô, e também é uma habilidade importante para atividades como o paraquedismo e o escalada.

Um objeto é deslocado em um plano sob a ação de uma força de intensidade igual a 5 N, percorrendo em linha reta uma distância igual a 2 m.

Considere a medida do ângulo entre a força e o deslocamento do objeto igual a 15º, e T o trabalho realizado por essa força. Uma expressão que pode ser utilizada para o cálculo desse trabalho, em joules, é T= 5 x 2 x senθ . Nessa expressão, θ equivale, em graus, a:

• A)15
• B)30
• C)45
• D)75

Para resolver esse problema, precisamos entender a relação entre a força, o deslocamento e o ângulo entre eles. A fórmula do trabalho é dada por T = F x d x senθ, onde F é a força, d é o deslocamento e θ é o ângulo entre a força e o deslocamento.

No nosso caso, sabemos que a força é de 5 N e o deslocamento é de 2 m. Além disso, o ângulo entre a força e o deslocamento é de 15º. Portanto, podemos substituir esses valores na fórmula do trabalho:

T = 5 x 2 x senθ

Agora, precisamos encontrar o valor de senθ. Como o ângulo é de 15º, podemos usar uma calculadora para encontrar o valor de sen15º, que é aproximadamente 0,258.

Substituindo esse valor na fórmula do trabalho, obtemos:

T = 5 x 2 x 0,258 = 2,58 J

Mas o que precisamos é encontrar o valor de θ em graus. Como senθ = 0,258, podemos usar a inversa da função seno para encontrar o ângulo:

θ = arcsen(0,258) = 75º

Portanto, a resposta certa é D) 75º.

É importante notar que, nesse problema, o ângulo entre a força e o deslocamento é de 15º, mas o valor de θ que precisamos é o ângulo cujo seno é igual a 0,258. Isso é um exemplo de como a resolução de problemas de física pode requerer atenção ao detalhe e compreensão das relações entre as variáveis.