Questões de Concurso
Sobre energia mecânica e sua conservação em física
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Um corpo de massa de m é abandonado a partir do repouso, no ponto A, conforme a figura. O corpo atinge o ponto B somente deslizando pela superfície sem atrito do corpo de massa M. Não há atrito entre o bloco M e a superfície de contato, e M = 4 m.
Considerando-se g = 10 m/s2
e sabendo-se que R = 9,0 m, a velocidade do bloco m, imediatamente antes de sair
pelo ponto B, é:
O corpo C, de massa m, é abandonado no ponto A do cano liso, na figura abaixo. Sabe-se que a região do looping possui raio R. Desprezando-se qualquer resistência ao deslocamento e sabendo-se que a aceleração gravitacional local é g, o valor mínimo da velocidade, a fim de que seja possível concluir o looping, é:
Dado: No ponto B, há um dispositivo que gera uma força desprezível a fim de concluir a volta.
São dados três objetos, m1 ,m2 e m3 , pendurados por fios inextensíveis de massa desprezível que podem oscilar livremente, formando três sistemas. Os objetos m1 e m2 estão próximos da superfície da Terra, onde a aceleração da gravidade é g, enquanto o objeto m3 está próximo da superfície de um planeta onde a sua massa é a metade da massa da Terra. Sejam h1 ,h2 e h3 as alturas máximas atingidas pelos objetos m1 ,m2 e m3 respectivamente, em cada ciclo completo de oscilação. Há dissipação de energia no sistema 2, durante a oscilação.
Sabendo-se que m1 = 3m2 = m3 /2 e que v1 = v2 = 2v3 , as relações corretas entre as alturas são dadas por:
Obviamente a Terra exerce uma atração sobre os objetos que estão sobre sua superfície. Newton se deu conta de que esta força se estendia até a Lua e produzia a aceleração centrípeta necessária para manter a Lua em órbita. O mesmo acontece com o Sol e os planetas. Então Newton formulou a hipótese da existência de uma força de atração universal entre os corpos em qualquer parte do Universo.
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Com base nas informações fornecidas no texto e nos conhecimentos relacionados à gravitação, julgue o item subsecutivo.
Um satélite orbita a Terra, em um movimento circular,
com uma velocidade vs. Para escapar do planeta, o
satélite precisará atingir velocidade igual a 
.
Segundo o princípio da conservação da energia, a energia mecânica total de um sistema que não sofre a ação de forças externas permanece constante. Assim, a energia é conservada quando a energia mecânica total é inalterada. Com base no princípio da conservação da energia, julgue o item a seguir, considerando que a aceleração da gravidade (g) seja igual a 10 m / s2 .
Uma bola de 380 g foi arremessada verticalmente, de baixo para cima, com velocidade inicial de módulo igual a 10 m/s. A altura máxima (h), em metros, que a bola atinge, supondo que a resistência do ar seja desprezível, está situada no intervalo 4,8m<h< 5,1 m.
Quando um foguete se movimenta no espaço vazio, seu momento é modificado porque parte de sua massa é eliminada na forma de gases ejetados. Como esses gases adquirem algum momento, o foguete recebe um momento compensador no sentido oposto, sendo, portanto, acelerado como resultado da propulsão dos gases ejetados. As figuras apresentadas ilustram o sistema de propulsão idealizado pelo cientista russo Konstantin Tsiolkovsky: um foguete de massa inicial m + Δm, que se desloca com velocidade v, sofre, em certo instante, um acréscimo de velocidade Δv ao ejetar parte da sua massa (Δm) em alta velocidade (ve). A velocidade inicial do foguete é muito menor que a velocidade da massa ejetada (v < ve). Tendo como referência as informações precedentes, julgue os itens subsequentes, assumindo que o momento linear do sistema se conserva e que as massas m e Δm não estão sujeitas a forças externas ou de campo. A energia cinética do sistema é conservada — ou seja, permanece constante — na direção do movimento mostrado nas figuras, devido à conservação do momento linear.
Quando um foguete se movimenta no espaço vazio, seu momento é modificado porque parte de sua massa é eliminada na forma de gases ejetados. Como esses gases adquirem algum momento, o foguete recebe um momento compensador no sentido oposto, sendo, portanto, acelerado como resultado da propulsão dos gases ejetados. As figuras apresentadas ilustram o sistema de propulsão idealizado pelo cientista russo Konstantin Tsiolkovsky: um foguete de massa inicial m + Δm, que se desloca com velocidade v, sofre, em certo instante, um acréscimo de velocidade Δv ao ejetar parte da sua massa (Δm) em alta velocidade (ve). A velocidade inicial do foguete é muito menor que a velocidade da massa ejetada (v < ve). Tendo como referência as informações precedentes, julgue os itens subsequentes, assumindo que o momento linear do sistema se conserva e que as massas m e Δm não estão sujeitas a forças externas ou de campo. O acréscimo de velocidade adquirida pelo foguete devido à ejeção contínua de sua massa depende das massas final e inicial do foguete.
Na figura abaixo, mostramos o gráfico da energia potencial de um bloco de massa m = 1kg, em função da sua posição ao longo do eixo horizontal X.
O movimento se inicia quando o corpo é liberado do repouso no ponto x0. Não há forças não-conservativas
atuando sobre o bloco enquanto ele se desloca. Qual das afirmações seguintes é a CORRETA?
No que se refere a ondas, energia e suas transformações, julgue o próximo item.
Nos sistemas isolados, a energia pode ser transformada
de uma forma para outra, o que resulta na diminuição da
energia total do sistema.
No que se refere a ondas, energia e suas transformações, julgue o próximo item.
A energia mecânica de um sistema é a soma da energia
cinética e da energia potencial. Se as únicas forças
presentes são a força gravitacional e a força elástica, o
valor da energia mecânica permanece constante mesmo
que a energia cinética e a energia potencial variem com
o tempo.
Numa alavanca interpotente, as forças potente e resistente são aplicadas a 20 cm e 50 cm do ponto de apoio, respectivamente. Sendo o módulo da força resistente igual a 40 N, a força potente tem módulo, em N, igual a
Na figura abaixo se vê três blocos ligados por cordas que passam por polias sem atrito. Quando liberados, eles aceleram a partir do repouso. O bloco B está sobre uma mesa cujo coeficiente de atrito cinético é 0,4; O bloco A tem massa 0,5M, o bloco B tem massa M e o bloco C tem massa 1,5M. Para M = 2 kg e g = 10 m/s2, imediatamente após a liberação dos blocos, o módulo da tensão da corda da direita, o módulo da tensão da corda da esquerda e o módulo da aceleração dos blocos são, respectivamente:
Imagem meramente ilustrativa. Suas dimensões não estão em escala.
Num parque de diversões, um menino de massa 40 kg escorrega por um tobogã, partindo do repouso de um ponto à altura de 6,0 m em relação à base do brinquedo, onde o menino chega com velocidade de 8,0 m/s. Adote g = 10 m/s2.
O trabalho realizado pela força de atrito que atua no menino tem módulo, em joules,
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