Questões Sobre Trabalho e Energia - Física - concurso

Em um edifício de M andares moram N pessoas por andar. Cada andar possui altura h. O elevador do edifício possui um contrapeso e, por isso, quando se move vazio, o consumo de energia pode ser desprezado. Seja m a massa média dos moradores que utilizam o elevador, individualmente, duas vezes por dia. Desprezando-se as perdas por atrito, a energia total consumida pelo motor do elevador, em um dia, é

Para calcular a energia total consumida pelo motor do elevador, devemos considerar a quantidade de pessoas que utilizam o elevador em um dia e a altura que o elevador percorre para transportá-las. Como cada andar tem N pessoas e há M andares, o total de pessoas que utilizam o elevador é MN. Cada pessoa tem massa média m e utiliza o elevador duas vezes por dia, subindo e descendo. Portanto, a energia consumida pelo elevador para transportar cada pessoa é mgh, já que a altura percorrida é h. Como há MN pessoas, a energia total consumida é MN vezes mgh, que é igual a MNmgh. Além disso, como o elevador precisa subir e descer, a energia total consumida é dobrada, tornando-se 2MNmgh. No entanto, como o elevador também precisa subir vazio, a energia consumida para subir vazio é igual à energia consumida para subir com passageiros, que é MNmgh. Portanto, a energia total consumida é a soma dessas duas energias, que é igual a (1+M)MNmgh, que é a resposta correta, opção A).

É importante notar que a opção B) está próxima da resposta correta, mas divide a energia total consumida por 2, o que não é correto, pois a energia consumida para subir vazio não é dividida por 2. Já as opções C) e D) não consideram a energia consumida para subir vazio, e a opção E) divide a energia total consumida por 2, o que também não é correto.

Em resumo, para calcular a energia total consumida pelo motor do elevador, devemos considerar a quantidade de pessoas que utilizam o elevador, a massa média dos passageiros, a altura percorrida e o fato de que o elevador precisa subir e descer, além de subir vazio. A resposta correta é a opção A), (1+M)MNmgh.

Visando à preservação do meio ambiente de forma sustentável, a sociedade atual vem aumentando consideravelmente a utilização da energia dos ventos, através das turbinas eólicas. Nessa tecnologia, a primeira transformação de energia acontece na interação das moléculas do ar com as hélices dos cata-ventos, transformando a energia cinética de translação das moléculas do ar em energia cinética de rotação das hélices.

Nessa interação, a variação da quantidade de movimento das moléculas do ar gera uma força resultante que atua sobre as hélices. É essa força que faz com que as hélices sejam movidas, gerando assim a energia mecânica que é posteriormente convertida em energia elétrica.

É importante destacar que a eficiência das turbinas eólicas depende de diversos fatores, como a velocidade do vento, a direção do vento, a altura das turbinas, entre outros. Além disso, a manutenção regular das turbinas é fundamental para garantir a sua eficiência e prolongar a sua vida útil.

Outro ponto a ser considerado é a questão ambiental. Apesar de as turbinas eólicas serem uma fonte de energia renovável e limpa, elas podem ter impactos ambientais negativos, como a morte de aves que colidem com as hélices e a alteração do habitat de espécies que vivem próximas às áreas de instalação das turbinas.

Porém, é importante ressaltar que esses impactos podem ser minimizados com a implementação de medidas de mitigação, como a instalação de sistemas de detecção de aves e a realização de estudos de impacto ambiental antes da instalação das turbinas.

Em resumo, a energia eólica é uma fonte de energia renovável e limpa que tem sido cada vez mais utilizada em todo o mundo. A sua eficiência depende de diversos fatores, e é importante considerar os impactos ambientais que ela pode gerar. No entanto, com a implementação de medidas de mitigação, é possível minimizar esses impactos e garantir a sustentabilidade do meio ambiente.

• A) a variação da quantidade de movimento das moléculas do ar gera uma força resultante que atua sobre as hélices.
• B) a variação do momento angular das moléculas do ar gera uma força resultante que atua sobre as hélices.
• C) a variação da força resultante exercida pelas moléculas do ar anula o momento angular das hélices.
• D) a variação da força resultante exercida pelas moléculas do ar anula a quantidade de movimento das hélices.

é calculável pela expressão E = (m × v²) ÷ 2, onde m é a massa do corpo e v é a velocidade. Nesse caso, m = 10 kg e v = 36 km/h. Para calcular a energia cinética, precisamos converter a velocidade de km/h para m/s.

Para fazer isso, dividimos a velocidade em km/h por 3,6, pois 1 km é igual a 1000 metros e 1 hora é igual a 3600 segundos. Portanto, v = 36 km/h = 36 ÷ 3,6 = 10 m/s.

Agora, podemos calcular a energia cinética: E = (10 × 10²) ÷ 2 = (10 × 100) ÷ 2 = 1000 ÷ 2 = 500 J.

Mas, como a questão pede a resposta em joules (J), precisamos manter a unidade. Vamos analisar as opções de resposta:

- A) 10 × 362 = 3620 (unidade incorreta)

- B) 10 × 362 ÷ 2 = 1810 (unidade incorreta)

- C) 102 × 36 ÷ 2 = 1836 (unidade incorreta)

- D) (10 × 1000) × 362 ÷ 2 = 1815000 (unidade incorreta)

- E) 10 × (36 × 103 ÷ 3.600)² ÷ 2 = 10 × (10)² ÷ 2 = 10 × 100 ÷ 2 = 500 J (unidade correta)

Portanto, a resposta certa é a opção E).

Um bloco, puxado por meio de uma corda inextensível e de massa desprezível, desliza sobre uma superfície horizontal com atrito, descrevendo um movimento retilíneo e uniforme. A corda faz um ângulo de 53° com a horizontal e a tração que ela transmite ao bloco é de 80 N. Se o bloco sofrer um deslocamento de 20 m ao longo da superfície, o trabalho realizado pela tração no bloco será de:

(Dados: sen 53° = 0,8 e cos 53° = 0,6)

• A)480 J
• B)640 J
• C)960 J
• D)1280 J
• E)1600 J

Vamos resolver esse problema de física! Primeiramente, precisamos entender o conceito de trabalho realizado por uma força. O trabalho é dado pelo produto da força pela distância percorrida pelo objeto, desde que a força seja aplicada na direção do deslocamento. No entanto, nesse caso, a força não está aplicada na direção do deslocamento, pois a corda faz um ângulo de 53° com a horizontal.

Para resolver esse problema, precisamos encontrar a componente da força que está na direção do deslocamento. Isso pode ser feito utilizando a resolução de vetores. A força pode ser decomposta em duas componentes: uma horizontal e outra vertical. A componente horizontal é a que está na direção do deslocamento.

Usando a trigonometria, podemos encontrar a componente horizontal da força:

Fh = F × cos 53°

Substituindo os valores dados, temos:

Fh = 80 N × 0,6 = 48 N

Agora, podemos calcular o trabalho realizado pela força:

W = Fh × d

Substituindo os valores dados, temos:

W = 48 N × 20 m = 960 J

Portanto, o trabalho realizado pela tração no bloco é de 960 J, que é a opção C).

Essa é a solução do problema! O importante é ter cuidado ao resolver problemas de física, pois é fácil se confundir com as direções das forças e dos deslocamentos.

Vamos analisar o problema passo a passo. O corpo é lançado verticalmente para cima com velocidade inicial de 10 m/s, o que significa que ele tem energia cinética inicial. No entanto, à medida que o corpo sobe, sua velocidade diminui e sua energia cinética se converte em energia potencial.

No ponto mais alto, o corpo está momentaneamente parado, o que significa que sua velocidade é zero. Portanto, sua energia cinética é zero.

Já sua energia potencial é máxima no ponto mais alto, pois é diretamente proporcional à altura alcançada pelo corpo. Para calcular essa energia potencial, precisamos calcular a altura máxima alcançada pelo corpo.

Podemos usar a equação de Torricelli para calcular a altura máxima:

v² = v0² + 2gh

Onde v é a velocidade final (zero, no ponto mais alto), v0 é a velocidade inicial (10 m/s), g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²) e h é a altura máxima.

Resolvendo a equação para h, obtemos:

h = v0² / (2g)

Substituindo os valores, obtemos:

h = 10² / (2 × 9,8) = 50,51 m

Agora, podemos calcular a energia potencial máxima:

Ep = mgh = 10 × 9,8 × 50,51 = 490,99 J ≈ 500 J

Portanto, as energias cinética e potencial do corpo no ponto mais alto são, respectivamente, zero e 500 J.

O gabarito correto é, de fato, C) zero e 500.