Lista 2-22: Energia mecânica

EXERCÍCIOS

Tópico	Aula	Título
CINEMÁTICA	Exercicios 1-1	Grandezas físicas, unidades de medida e SI
CINEMÁTICA	Exercicios 1-2	Vetores
CINEMÁTICA	Exercicios 1-3	Introdução à cinemática
CINEMÁTICA	Exercicios 1-4	Movimento retilíneo uniforme (MRU)
CINEMÁTICA	Exercicios 1-5	Movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV)
CINEMÁTICA	Exercicios 1-6	Movimento círcular uniforme (MCU)
CINEMÁTICA	Exercicios 1-7	Movimento círcular uniformemente variado (MCUV)
CINEMÁTICA	Exercicios 1-8	Queda livre e lançamento vertical no vácuo
CINEMÁTICA	Exercicios 1-9	Lançamento horizontal e oblíquo
CINEMÁTICA	Exercicios 1-10	Movimento harmônico simples (MHS)
DINÂMICA	Exercicios 2-11	Introdução à dinâmica e primeira lei de Newton
DINÂMICA	Exercicios 2-12	A segunda e a terceira leis de Newton
DINÂMICA	Exercicios 2-13	Força elástica, lei de Hooke e associação de molas
DINÂMICA	Exercicios 2-14	Polias e máquinas de Atwood
DINÂMICA	Exercicios 2-15	Plano inclinado sem atrito
DINÂMICA	Exercicios 2-16	Força de atrito estático e dinâmico
DINÂMICA	Exercicios 2-17	Plano inclinado com atrito
DINÂMICA	Exercicios 2-18	Aceleração e força centrípeta
DINÂMICA	Exercicios 2-19	Trabalho
DINÂMICA	Exercicios 2-20	Energia cinética
DINÂMICA	Exercicios 2-21	Energia potencial
DINÂMICA	Exercicios 2-22	Energia mecânica
DINÂMICA	Exercicios 2-23	Potência
DINÂMICA	Exercicios 2-24	Momento linear e impulso
DINÂMICA	Exercicios 2-25	Colisões
GRAVITAÇÃO	Exercicios 3-26	Introdução à astronomia
GRAVITAÇÃO	Exercicios 3-27	Leis de Kepler
GRAVITAÇÃO	Exercicios 3-28	Lei da gravitação universal
GRAVITAÇÃO	Exercicios 3-29	Campo gravitacional e satélites
ESTÁTICA	Exercicios 4-30	Introdução à estática
ESTÁTICA	Exercicios 4-31	Centro de massa e centro de gravidade
ESTÁTICA	Exercicios 4-32	Torque, alavancas e equilíbrio de corpos extensos
MECÂNICA DOS FLUIDOS	Exercicios 5-33	Introdução à mecânica dos fluidos
MECÂNICA DOS FLUIDOS	Exercicios 5-34	Teorema de Stevin
MECÂNICA DOS FLUIDOS	Exercicios 5-35	Teorema de Pascal
MECÂNICA DOS FLUIDOS	Exercicios 5-36	Teorema de Arquimedes
MECÂNICA DOS FLUIDOS	Exercicios 5-37	Hidrodinâmica
TERMOLOGIA	Exercicios 6-38	Introdução à termologia e escalas termométricas
TERMOLOGIA	Exercicios 6-39	Dilatação térmica dos sólidos
TERMOLOGIA	Exercicios 6-40	Dilatação térmica dos líquidos
TERMOLOGIA	Exercicios 6-41	Calor sensível e calor latente
TERMOLOGIA	Exercicios 6-42	Troca de calor entre substâncias
TERMOLOGIA	Exercicios 6-43	Estados físicos da matéria
TERMOLOGIA	Exercicios 6-44	Propagação de calor
TERMOLOGIA	Exercicios 6-45	Transformações gasosas e equação geral dos gases
TERMOLOGIA	Exercicios 6-46	Leis dos gases ideais (equação de Clapeyron)
TERMOLOGIA	Exercicios 6-47	Trabalho nas transformações gasosas
TERMOLOGIA	Exercicios 6-48	Leis da termodinâmica
TERMOLOGIA	Exercicios 6-49	Máquinas térmicas
TERMOLOGIA	Exercicios 6-50	Ciclos termodinâmicos: ciclo de Carnout
ÓPTICA	Exercicios 7-51	Introdução à óptica
ÓPTICA	Exercicios 7-52	Cores: síntese adtiva e síntese subtrativa
ÓPTICA	Exercicios 7-53	Princípios da óptica geométrica
ÓPTICA	Exercicios 7-54	Ângulo visual, eclipses e fases da lua
ÓPTICA	Exercicios 7-55	Reflexão e refração
ÓPTICA	Exercicios 7-56	Espelhos planos
ÓPTICA	Exercicios 7-57	Espelhos esféricos: côncavos e convexos
ÓPTICA	Exercicios 7-58	Análise algébrica dos espelhos esféricos
ÓPTICA	Exercicios 7-59	Lentes esféricas: côncavas e convexas
ÓPTICA	Exercicios 7-60	Análise algébrica das lentes esféricas
ÓPTICA	Exercicios 7-61	Olho humano e ametropias
ONDAS	Exercicios 8-62	Introdução à ondas
ONDAS	Exercicios 8-63	Equação fundamental da ondulatória
ONDAS	Exercicios 8-64	Velocidade e frequência das ondas eletromagnéticas
ONDAS	Exercicios 8-65	Fenômenos ondulatórios
ONDAS	Exercicios 8-66	Velocidade, reflexão e refração de ondas em cordas
ONDAS	Exercicios 8-67	Ondas estacionárias
ONDAS	Exercicios 8-68	A dual natureza da luz
ONDAS	Exercicios 8-69	O som e suas qualidades fisiológicas
ONDAS	Exercicios 8-70	Efeito doppler
ELETROSTÁTICA	Exercicios 9-71	Introdução ao eletromagnetismo e a atomística
ELETROSTÁTICA	Exercicios 9-72	Cargas elétricas e processos de eletrização
ELETROSTÁTICA	Exercicios 9-73	Lei de Coulomb
ELETROSTÁTICA	Exercicios 9-74	Campo elétrico e gaiola de Faraday
ELETROSTÁTICA	Exercicios 9-75	Energia potencial elétrica, Potencial elétrico e D.D.P
ELETROSTÁTICA	Exercicios 9-76	Trabalho da força elétrica
ELETRODINÂMICA	Exercicios 10-77	Introdução à eletrodinâmica
ELETRODINÂMICA	Exercicios 10-78	Primeira lei de Ohm
ELETRODINÂMICA	Exercicios 10-79	Segunda lei de Ohm
ELETRODINÂMICA	Exercicios 10-80	Circuitos elétricos e associação de resistores
ELETRODINÂMICA	Exercicios 10-81	Geradores elétricos e associação de geradores
ELETRODINÂMICA	Exercicios 10-82	Capacitores e associação de capacitores
ELETRODINÂMICA	Exercicios 10-83	Leis de Kirchhoff
ELETROMAGNETISMO	Exercicios 11-84	Magnetismo
ELETROMAGNETISMO	Exercicios 11-85	Força magnética sobre cargas em movimento
ELETROMAGNETISMO	Exercicios 11-86	Campo magnético em fio retilíneo longo e bobinas
ELETROMAGNETISMO	Exercicios 11-87	Indução magnética (lei de Faraday e lei de Lenz)
ELETROMAGNETISMO	Exercicios 11-88	Transformadores
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-89	Espaço e tempo absolutos
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-90	Éter luminífero e a velocidade da luz
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-91	Experimento de Michelson & Morley
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-92	Transformadas de Galileu
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-93	Transformadas de Lorentz
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-94	Transformadas de Lorentz para velocidades
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-95	Efeito Doppler relativístico
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-96	Momento e energia relativísticos
FÍSICA MODERNA — RELATIVIDADE RESTRITA	Exercicios 12-97	Conversão massa-energia
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA	Exercicios 13-98	Radiação de corpo negro
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA	Exercicios 13-99	Efeito fotoelétrico
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA	Exercicios 13-100	Raios X
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA	Exercicios 13-101	Efeito Compton
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA	Exercicios 13-102	Espectroscopia e fórmula de Balmer
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA	Exercicios 13-103	O átomo de Bohr
FÍSICA MODERNA — QUÂNTICA	Exercicios 13-104	Ondas de matéria

Lista de exercícios 2-22: Energia mecânica

01. O conceito de energia foi de suma importância para o desenvolvimento da ciência, em particular da física. Sendo assim, podemos dizer que o princípio da conservação da energia mecânica diz que:

a) nada se perde, nada se cria, tudo se transforma.

b) que a energia pode ser gastada e perdida.

c) a energia mecânica total de um sistema isolado é constante.

d) que a energia jamais pode ser transferida de um corpo a outro.

e) a energia cinética de um corpo está relacionada com a força da gravidade.

02. Imagine que você deixa cair (abandonado) um objeto de massa m e de uma altura de 51,2 metros. Determine a velocidade desse objeto ao tocar o solo.

Considere g = 10 m/s².


a) 50 m/s. b) 40 m/s.	c) 32 m/s. d) 20 m/s.	e) 10 m/s.

a) 50 m/s.

b) 40 m/s.

c) 32 m/s.

d) 20 m/s.

e) 10 m/s.

03. Vamos supor que um carrinho de montanha-russa esteja parado a uma altura igual a 10 m em relação ao solo. Calcule a velocidade do carrinho, nas unidades do SI, ao passar pelo ponto mais baixo da montanha-russa. Despreze as resistências e adote a massa do carrinho igual a 200 kg.


a) v ≈ 1,41 m/s. b) v ≈ 28 m/s.	c) v ≈ 41 m/s. d) v ≈ 5,61 m/s.	e) v ≈ 14,1 m/s.

a) v ≈ 1,41 m/s.

b) v ≈ 28 m/s.

c) v ≈ 41 m/s.

d) v ≈ 5,61 m/s.

e) v ≈ 14,1 m/s.

04. Determine o valor da velocidade de um objeto de 0,5 kg que cai, a partir do repouso, de uma altura igual a 5 metros do solo.


a) 30 m/s. b) 10 m/s..	c) 20 m/s. d) 0,5 m/s.	e) 0 m/s.

a) 30 m/s.

b) 10 m/s..

c) 20 m/s.

d) 0,5 m/s.

e) 0 m/s.

05. Uma criança abandona um objeto do alto de um apartamento de um prédio residencial. Ao chegar ao solo a velocidade do objeto era de 72 km/h. Admitindo o valor da gravidade como 10 m/s² e desprezando as forças de resistência do ar, determine a altura do lançamento do objeto.

06. (UFRJ) O salto com vara é, sem dúvida, uma das disciplinas mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Na última Olimpíada de Atenas a atleta russa, Svetlana Feofanova, bateu o recorde feminino, saltando 4,88 m.

A figura a seguir representa um atleta durante um salto com vara, em três instantes distintos.

Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e III, respectivamente.

a) – cinética – cinética e gravitacional – cinética e gravitacional.

b) – cinética e elástica – cinética, gravitacional e elástica – cinética e gravitacional.

c) – cinética – cinética, gravitacional e elástica – cinética e gravitacional.

d) – cinética e elástica – cinética e elástica – gravitacional.

e) – cinética e elástica – cinética e gravitacional – gravitacional.

07. (IFSC) O bate-estacas é um dispositivo muito utilizado na fase inicial de uma construção. Ele é responsável pela colocação das estacas, na maioria das vezes de concreto, que fazem parte da fundação de um prédio, por exemplo. O funcionamento dele é relativamente simples: um motor suspende, através de um cabo de aço, um enorme peso (martelo), que é abandonado de uma altura, por exemplo, de 10 m, e que acaba atingindo a estaca de concreto que se encontra logo abaixo. O processo de suspensão e abandono do peso sobre a estaca continua até a estaca estar na posição desejada.

É CORRETO afirmar que o funcionamento do bate-estacas é baseado no princípio de:

a) transformação da energia mecânica do martelo em energia térmica da estaca.

b) conservação da quantidade de movimento do martelo.

c) transformação da energia potencial gravitacional em trabalho para empurrar a estaca.

d) colisões do tipo elástico entre o martelo e a estaca.

e) transformação da energia elétrica do motor em energia potencial elástica do martelo.

08. Após ingerir uma barra de chocolate de valor energético igual a 500 cal, um homem de 70 kg resolve praticar rapel, subindo uma rocha de 15 m. Supondo que apenas a energia adquirida a partir da barra de chocolate fosse utilizada na subida, até que altura ele subiria?

Dado: 1 cal = 4,2 J; gravidade = 10 m/s².

09. (PUC-RJ) Determine a massa de um avião viajando a 720 km/h, a uma altura de 3.000 m do solo, cuja energia mecânica total é de 70,0.10⁶ J Considere a energia potencial gravitacional como zero no solo. (g=10 m/s²).


a) 1000 kg. b) 1400 kg.	c) 2800 kg. d) 5000 kg.	e) 10000 kg.

a) 1000 kg.

b) 1400 kg.

c) 2800 kg.

d) 5000 kg.

e) 10000 kg.

10. (UFMG) Rita está esquiando numa montanha dos Andes. A energia cinética dela em função do tempo, durante parte do trajeto, está representada neste gráfico:

Os pontos Q e R, indicados nesse gráfico, correspondem a dois instantes diferentes do movimento de Rita.

Despreze todas as formas de atrito.

Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que Rita atinge

a) velocidade máxima em Q e altura mínima em R.

b) velocidade máxima em R e altura máxima em Q.

c) velocidade máxima em Q e altura máxima em R.

d) velocidade máxima em R e altura mínima em Q.

11. (UNESP) A figura ilustra um brinquedo oferecido por alguns parques, conhecido por tirolesa, no qual uma pessoa desce de determinada altura segurando-se em uma roldana apoiada numa corda tensionada. Em determinado ponto do percurso, a pessoa se solta e cai na água de um lago.

Considere que uma pessoa de 50 kg parta do repouso no ponto A e desça até o ponto B segurando-se na roldana, e que nesse trajeto tenha havido perda de 36% da energia mecânica do sistema, devido ao atrito entre a roldana e a corda. No ponto B ela se solta, atingindo o ponto C na superfície da água. Em seu movimento, o centro de massa da pessoa sofre o desnível vertical de 5 m mostrado na figura. Desprezando a resistência do ar e a massa da roldana, e adotando g = 10 m/s², pode-se afirmar que a pessoa atinge o ponto C com uma velocidade, em m/s, de módulo igual a


a) 8. b) 10.	c) 6. d) 12.	e) 4.

a) 8.

b) 10.

c) 6.

d) 12.

e) 4.

12. (PUC-MG) Um ciclista desce uma rua inclinada, com forte vento contrário ao seu movimento, com velocidade constante.

Pode-se afirmar que:

a) sua energia cinética está aumentando.

b) sua energia potencial gravitacional está diminuindo

c) sua energia cinética está diminuindo.

d) sua energia potencial gravitacional é constante.

13. (UFSCAR-SP) O trabalho realizado por uma força conservativa independe da trajetória, o que não acontece com as forças dissipativas, cujo trabalho realizado depende da trajetória. São bons exemplos de forças conservativas e dissipativas, respectivamente,

a) peso e massa.

b) peso e resistência do ar.

c) força de contato e força normal.

d) força elástica e força centrípeta.

e) força centrípeta e força centrífuga.

14. Na Figura 3 (que não se encontra à escala), está representado um carrinho que percorre o troço final de uma montanha-russa.

Admita que o carrinho, de massa 600 kg , passa no ponto A, situado a 18 m do solo, com uma velocidade de módulo 10 m s^-1.

Considere o solo como nível de referência da energia potencial gravítica e considere que o carrinho pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Entre os pontos A e C, a soma dos trabalhos realizados pelas forças não conservativas que atuam no carrinho é desprezável.

14.1. A energia cinética do carrinho será o quádruplo da sua energia cinética em A num ponto em que a

(A) velocidade do carrinho for o dobro da sua velocidade em A.

(B) energia potencial gravítica do sistema carrinho+Terra for metade da sua energia potencial gravítica em A.

(D) energia potencial gravítica do sistema carrinho+Terra for um quarto da sua energia potencial gravítica em A.

14.2. O trabalho realizado pela força gravítica que atua no carrinho é

(A) maior entre os pontos A e B do que entre os pontos B e C.

(B) menor entre os pontos A e B do que entre os pontos B e C.

(D) positivo entre os pontos A e C e nulo entre os pontos C e D.

14.3. Considere que entre os pontos C e D, que distam 13 m entre si, atuam no carrinho forças de travagem cuja resultante tem direção horizontal e intensidade constante, imobilizando-se o carrinho no ponto D.

Calcule a intensidade da resultante das forças de travagem que atuam no carrinho, no percurso entre os pontos C e D.

Apresente todas as etapas de resolução.

15. Um lustre de 3 kg cai do teto a 3 m de altura em relação ao chão de uma sala e bate sobre uma mesa de 55 cm de altura. Desprezando o atrito com o ar e adotando g = 10 m/s 2 , resolva:

A) Qual o valor da E_p gravitacional do lustre no alto, ainda preso ao teto em relação ao solo?

B) Qual o valor da E_C do lustre no alto, ainda preso ao teto?

C) Qual o valor da E_m do lustre no alto, ainda preso ao teto?

D) Qual o valor da E_p gravitacional do lustre quando cai sobre a mesa?

E) Qual o valor da velocidade do lustre ao bater na mesa?

16. (UFMG-MG) Rita está esquiando numa montanha dos Andes. A energia cinética dela em função do tempo, durante parte do trajeto, está representada neste gráfico:

Os pontos Q e R, indicados nesse gráfico, correspondem a dois instantes diferentes do movimento de Rita. Despreze todas as formas de atrito.