CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

Energia esta relacionada com a capacidade de se realizar algum trabalho e energia são grandezas escalares.

TRABALHO  no grego antigo, energia era utilizado para designar trabalho.

Existe uma variação muito grande de  situações identificadas como trabalho, todas elas relacionadas com energia, trabalho para aquecer um líquido, trabalho para movimentar um corpo, etc...

Energia Mecânica, EM , é a soma das energias cinética, EC,  potenciais elástica, EPE, e potencial gravitacional, EPG.   

EM = EC + EPE + EPG 

Se não houver  interferências,  de força de atrito e resistência do ar, então denominamos as forças que atuam no corpo, objeto, como FORÇAS CONSERVATIVAS. Nesse caso a energia mecânica será constante durante todo o tempo, o Movimento Harmônico Simples, MHS, é um exemplo de uma situação onde só existe forças conservativas.

Caso haja interferência de força de atrito ou resistência do ar, denominamos essas forças como FORÇAS DISSIPATIVAS. Nesse caso a energia mecânica vai se dissipando, diminuindo, ao longo do movimento.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1. FUVEST  Dois corpos de massas iguais são soltos, ao mesmo tempo, a partir do repouso, da altura h1 e percorrem os diferentes trajetos (A) e (B), mostrados na figura, onde x1 > x2 e h1 > h2. Note e adote: Desconsidere forças dissipativas.

Considere as seguintes afirmações:

I. As energias cinéticas finais dos corpos em (A) e em (B) são diferentes.

II. As energias mecânicas dos corpos, logo antes de começarem a subir a rampa, são iguais.

III. O tempo para completar o percurso independe da trajetória.

IV. O corpo em (B) chega primeiro ao final da trajetória.

V. O trabalho realizado pela força peso é o mesmo nos dois casos.

É correto somente o que se afirma em

 A.     I e III.

B.     II e V.

C.    IV e V.

D.    II e III.

E.     I e V.

link para a resolução     https://youtu.be/MLd72E0BfWE

2. PISM  É possível manter boa saúde fazendo-se exercícios sem a necessidade de aparelhos de ginástica complicados. Um exemplo é o uso de uma fita de borracha extensível: a intensidade do exercício pode ser adaptada variando-se a deformação inicial da fita. O gráfico ao lado mostra o módulo da força F que uma pessoa deve realizar sobre um fita para deforma-la de um comprimento ∆x.

A) Qual o trabalho que uma pessoa deve realizar sobre a fita para esticá-la de 40 cm A a partir da posição de equilíbrio (posição em que a fita não está tensionada)? 

B) Qual a constante elástica dessa fita?

 link para resolução    https://youtu.be/6OHODV4IwxA

3.UFLA Um carro de corrida de massa 700 Kg atravessa um trecho de pista em linha reta horizontal, percorrendo uma distância de 100 metros em 5 segundos. Sabe-se que neste veículo atuam, além da força peso 𝑝, uma força Normal 𝑁, de 7,433 x 10⁴ N, uma força de atrito do pneu como solo 𝐹𝑎𝑡, de 4,000 x 10³ N, uma força proporcionada pelo motor 𝐹𝑚 de 1,5 x 10⁴ N e, ainda, uma força causada por uma corrente de vento 𝐹𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 de 5,000 x 10² N e que forma um ângulo de 60° com a superfície da pista.

Sabendo disso e considerando g = 10 m/s2 e cos (60°) = 1/2, e sen (60°) = V3/2, qual é o trabalho T realizado pela força resultante que atua no carro e qual a sua potência? Assinale a alternativa CORRETA.

(A)T = 1,075 X 10⁶ J, p = 2,15 X 10⁵ W

(B)T = 1,500 X 10⁶ J, p = 3,00 X 10⁵ W

(C)T = 1,925 X 10⁶ J, p = 3,85 X 10⁵ W

(D)T = 2,215 X 10⁶ J , p = 5,00 X 10⁵ W

link para resolução  https://youtu.be/K8lsznUcYao

4. UFU Um veículo de 1000 kg é submetido a um teste para estimar o percentual de energia do combustível que ele converte em energia de movimento. O veículo é acelerado a partir do repouso, em uma pista plana e horizontal, até atingir a velocidade de 30 m/s, enquanto se monitora o consumo de combustível, no caso álcool hidratado, cujo poder calorífero é de 20 MJ/L (1MJ = 1.000.000 J).

Considerando-se apenas a conversão de energia citada e sabendo-se que o consumo de combustível no teste foi de 50 mL, qual foi o rendimento do motor no referido teste?

A) 45%

B) 30%

C) 50%

D) 25%

link para resolução   https://youtu.be/yKiDUd91fik

5. SASI Em cima de uma mesa há uma mola helicoidal na horizontal com uma constante elástica de 10 N/m que está comprimida de 10 cm com uma esfera metálica de 50 g acoplada na sua extremidade. Quando liberada, a esfera é impulsionada na direção de uma calha circular horizontal. A esfera então passa a girar em um movimento circular uniforme na calha com um atrito desprezível. A figura ilustra o momento em que a esfera abandona a mola e inicia o movimento circular na calha.

Todo o movimento da esfera ocorre sem variação de energia potencial gravitacional e o raio da calha circular é de 1,0 m. A aceleração centrípeta da esfera, em m/s², ao girar na calha circular é de:

A) 0,5

B) 2,0

C) 5,0

D) 20,0

link para resolução  https://youtu.be/7iIyluEkM_Y

6. PISM Um carro de massa total de 100 kg desliza sem atrito sobre os trilhos de uma montanha russa. Ele parte do ponto mais alto dos trilhos, que fica a 15 m do nível do solo, com velocidade de 10m⁄s e desce os trilhos até o chão. Assinale a alternativa CORRETA:

A.  a força normal que os trilhos fazem sobre o carro realiza um trabalho positivo de módulo igual a 15000 J sobre ele ao longo do trajeto até o chão.

B.  a força gravitacional realiza um trabalho total negativo sobre o carro, de módulo 15000 J, ao longo do

C. deslocamento.

D. a energia cinética do carro é de 15000 J quando este está no nível do solo, em relação aos trilhos.

E.  o trabalho realizado pela força normal que os trilhos fazem sobre o carro possui o mesmo módulo do trabalho realizado pela força gravitacional ao longo da trajetória.

F.  a força gravitacional realiza um trabalho positivo de módulo 15000 J ao longo do deslocamento do carro.

link para resolução  https://youtu.be/3fVxndUPXIk

7.SASI Quatro molas estão orientadas verticalmente e foram comprimidas de uma mesma distância. Duas delas têm o coeficiente elástico com um mesmo valor enquanto as outras têm o coeficiente elástico com o dobro deste valor. As extremidades inferiores das molas foram presas ao chão enquanto nas extremidades superiores foram colocadas quatro bolas, uma em cada mola. Duas bolas têm massa com um mesmo valor enquanto as outras duas têm o dobro desta massa. Bolas com a mesma massa estão distribuídas em molas com coeficientes de mola diferentes.

 

Quando as molas são liberadas, elas empurram as bolas para cima e cada uma destas bolas atinge uma determinada altura máxima em relação ao ponto inicial em que a mola estava comprimida.

Em relação a essa altura máxima é correto afirmar que:

A) As quatro bolas terão alturas máximas diferentes entre si.

B) As bolas de maior massa terão as maiores alturas máximas.

C) As bolas de mesma massa terão diferentes alturas máximas.

D) As bolas em molas de mesmo coeficiente de molas terão a mesma altura máxima.

 Link da resolução   https://youtu.be/UE014NYRHjU

8.UNIMONTES Um engenheiro precisa dimensionar um elevador de carga para auxiliar na elevação de material, na construção de um prédio. O elevador deve conseguir transportar uma carga total de 300 kg até uma altura de 15 m com velocidade constante. O módulo da aceleração da gravidade, no local, é g = 10 m/s2. A potência necessária ao motor do elevador, para realizar essa tarefa em 3 minutos, é de

A) 1,5 kW.

B) 44 kW.

C) 147 W.

D) 250 W.

link para resolução  https://youtu.be/-djNkcyNjvo

9.ENEM Analisando a ficha técnica de um automóvel popular, verificam-se algumas características em relação ao seu desempenho. Considerando o mesmo automóvel em duas versões, uma delas funcionando a álcool e outra, a gasolina, tem-se os dados apresentados no quadro, em relação ao desempenho de cada motor.

 

Considerando desprezível a resistência do ar, qual versão apresenta a maior potência?

a(   )       Como a versão a gasolina consegue a maior aceleração, esta é a que desenvolve a maior potência.

b(   )       Como a versão a gasolina atinge o maior valor de energia cinética, esta é a que desenvolve a maior potência.

c(   )       Como a versão a álcool apresenta a maior taxa de variação de energia cinética, esta é a que desenvolve a maior potência.

d(   )       Como ambas as versões apresentam a mesma variação de velocidade no cálculo da aceleração, a potência desenvolvida é a mesma.

e(   )       Como a versão a gasolina fica com o motor trabalhando por mais tempo para atingir os 100 km/h, esta é a que desenvolve a maior potência.

link para resolução  https://youtu.be/vnSnlNW8s3c

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1.UFLA Um bloco com massa 2 kg encontra-se em repouso no ponto A, a uma altura h do piso, quando é abandonado em uma rampa com atrito desprezível, penetrando posteriormente em um plano horizontal a partir do ponto B. No trecho entre B e C, o coeficiente de atrito entre as superfícies do bloco e do plano é µ = 0,1.

Sabendo-se que g=10 m/s², a altura máxima da qual o bloco deve ser abandonado de modo que não colida com a parede erguida no ponto C está entre:

(A) 35 e 45 cm

(B) 45 e 55 cm

(C) 55 e 65 cm

(D) 65 e 75 cm

link para resolução  https://youtu.be/Ni9X20Pv4Hw

2. EsPCEx O desenho abaixo mostra um semicírculo associado a uma rampa, em que um objeto puntiforme de massa m, é lançado do ponto X e que inicialmente descreve uma trajetória circular de raio R e centro em O. Se o módulo da força resultante quando o objeto passa em Y é Ö5mg   sendo a distância de Y até a superfície horizontal igual ao valor do raio R, então a altura máxima (hmax) que ele atinge na rampa é:

DADOS: Despreze as forças dissipativas. Considere g a aceleração da gravidade.

 

a (   )      2R

b (   )      RÖ2

c (   )      5R

d (   )      3R

e (   )      RÖ3

link para resolução  https://youtu.be/qiLvJbm-5eE

3. UNIFESP  Um garoto de 40 kg está sentado, em repouso, dentro de uma caixa de papelão de massa desprezível, no alto de uma rampa de 10 m de comprimento, conforme a figura.

 

Para que ele desça a rampa, um amigo o empurra, imprimindo-lhe uma velocidade de 1 m/s no ponto A, com direção paralela à rampa, a partir de onde ele escorrega, parando ao atingir o ponto D. Sabendo que o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a superfície, em todo o percurso AD, é igual a 0,25, que sen θ = 0,6, cos θ = 0,8, g = 10 m/s2 e que a resistência do ar ao movimento pode ser desprezada, calcule:

a) o módulo da força de atrito, em N, entre a caixa e a rampa no ponto B.

b) a distância percorrida pelo garoto, em metros, desde o ponto A até o ponto D.

link para resolução  https://youtu.be/i6Ry1YLwji4

RESPOSTAS

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1.B    2.a. 20 J    b. 250 N/m     3.A    4.A    5.B    6.E    7.C    8.D    9.C

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1.B    2.A    3.A.80N   B.26,2 m