01. A figura ao lado ilustra uma gangorra de brinquedo feita com uma vela. A vela e acesa nas duas extremidades e, inicialmente, deixa-se uma das extremidades mais baixa que a outra. A combustão da parafina da extremidade mais baixa provoca a fusão. A parafina da extremidade mais baixa da vela pinga mais rapidamente que na outra extremidade. O pingar da parafina fundida resulta na diminuição da massa da vela na extremidade mais baixa, o que ocasiona a inversão das posições. Assim, enquanto a vela queima, oscilam as duas extremidades. Nesse brinquedo, observa-se a seguinte sequência de transformações de energia:

A) energia resultante de processo químico → energia potencial gravitacional → energia cinética B) energia potencial gravitacional → energia elástica → energia cinética C) energia cinética → energia resultante de processo químico → energia potencial gravitacional D) energia mecânica → energia luminosa → energia potencial gravitacional E) energia resultante do processo químico → energia luminosa → energia cinética 02. Observe a situação descrita na tirinha abaixo.

(Francisco Caruso & Luisa Daou, Tirinhas de Física, vol. 2, CBPF, Rio de Janeiro, 2000.)

Assim que o menino lança a flecha, há transformação de um tipo de energia em outra. A transformação, nesse caso, é de energia: A) potencial elástica em energia gravitacional. B) gravitacional em energia potencial. C) potencial elástica em energia cinética. D) cinética em energia potencial elástica. E) gravitacional em energia cinética. 03. Leia o texto a seguir:

Istoé, n.o 1.864, set./2005, p. 69 (com adaptações).

Com o projeto de mochila ilustrado acima, pretende-se aproveitar, na geração de energia elétrica para acionar dispositivos eletrônicos portáteis, parte da energia desperdiçada no ato de caminhar. As transformações de energia envolvidas na produção de eletricidade enquanto uma pessoa caminha com essa mochila podem ser assim esquematizadas:

As energias I e II, representadas no esquema acima, podem ser identificadas, respectivamente, como: A) cinética e elétrica. B) térmica e cinética. C) térmica e elétrica. D) sonora e térmica. E) radiante e elétrica. 04. Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura. Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja conservada, é necessário que:

2

A) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica representada na etapa IV. B) a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV. C) a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III. D) a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV. E) a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III. 05. Os carrinhos de brinquedo podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial. O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito também é verificado em A) um dínamo. B) um freio de automóvel. C) um motor a combustão. D) uma usina hidroelétrica. E) uma atiradeira (estilingue). 06. No nosso dia a dia deparamo-nos com muitas tarefas pequenas e problemas que demandam pouca energia para serem resolvidos e, por isso, não consideramos a eficiência energética de nossas ações. No global, isso significa desperdiçar muito calor que ainda poderia ser usado como fonte de energia para outros processos. Em ambientes industriais, esse reaproveitamento é feito por um processo chamado cogeração. A figura a seguir ilustra um exemplo de cogeração na produção de energia elétrica.

Em relação ao processo secundário de aproveitamento de energia ilustrado na figura, a perda global de energia é reduzido por meio da transformação de energia A) térmica em mecânica. B) mecânica em térmica. C) química em térmica. D) química em mecânica. E) elétrica em luminosa.

07.

A figura representa o processo mais usado nas hidrelétricas para obtenção de energia elétrica no Brasil. As transformações de energia nas posições I→II e II→III da figura são, respectivamente, A) energia cinética → energia elétrica e energia potencial → energia cinética. B) energia cinética → energia potencial e energia cinética → energia elétrica. C) energia potencial → energia cinética e energia cinética → energia elétrica. D) energia potencial → energia elétrica e energia potencial → energia cinética. E) energia potencial → energia elétrica e energia cinética → energia elétrica. 08. Um automóvel, em movimento uniforme, anda por uma estrada plana, quando começa a descer uma ladeira, na qual o motorista faz com que o carro se mantenha sempre com velocidade escalar constante. Durante a descida, o que ocorre com as energias potencial, cinética e mecânica do carro? A) A energia mecânica mantém-se constante, já que a velocidade escalar não varia e, portanto, a energia cinética é constante. B) A energia cinética aumenta, pois a energia potencial gravitacional diminui e quando uma se reduz, a outra cresce. C) A energia potencial gravitacional mantém-se constante, já que há apenas forças conservativas agindo sobre o carro. D) A energia mecânica diminui, pois a energia cinética se mantém constante, mas a energia potencial gravitacional diminui. E) A energia cinética mantém-se constante, já que não há trabalho realizado sobre o carro.

09. Quando a luz branca incide em uma superfície metálica, são removidos elétrons desse material. Esse efeito é utilizado no acendimento automático das luzes nos postes de iluminação, na abertura automática das portas, no fotômetro fotográfico e em sistemas de alarme. Esse efeito pode ser usado para fazer a transformação de energia A) nuclear para cinética. B) elétrica para radiante. C) térmica para química. D) radiante para cinética. E) potencial para cinética.

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10. Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.

Disponível em: www.physics.hku.hk. Acesso em: 3 jun. 2015.

Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m

2, que o carro solar possua massa de 200 kg e seja

construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m

2 e rendimento de 30%. Desprezando as forças

de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de A) 1,0 s. B) 4,0 s. C) 10 s. D) 33 s. E) 300 s. 11. Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12 m/s.

Disponível em: http://esporte.uol.com.br Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado)

Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de: A) 5,4 × 10

2 J.

B) 6,5 × 103 J.

C) 8,6 × 103 J.

D) 1,3 × 104 J.

E) 3,2 × 104 J.

12. Para irrigar sua plantação, um produtor rural construiu um reservatório a 20 metros de altura a partir da barragem de onde será bombeada a água. Para alimentar o motor elétrico das bombas, ele instalou um painel fotovoltaico. A potência do painel varia de acordo com a incidência solar, chegando a um valor de pico de 80 W ao meio-dia. Porém, entre as 11 horas e 30 minutos e as 12 horas e 30 minutos, disponibiliza uma potência média de 50 W. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s

2 e uma

eficiência de transferência energética de 100%. Qual é o volume de água, em litros, bombeado para o reservatório no intervalo de tempo citado?

A) 150 B) 250 C) 450 D) 900 E) 1 440 13. A usina de Itaipu é uma das maiores hidrelétricas do mundo em geração de energia. Com 20 unidades geradoras e 14 000 MW de potência total instalada, apresenta uma queda de 118,4 m e vazão nominal de 690 m

3/s por unidade geradora. O cálculo da potência

teórica leva em conta a altura da massa de água represada pela barragem, a gravidade local (10 m/s

2) e a densidade da água (1

000 kg/m3). A diferença entre a potência teórica e a instalada é a

potência não aproveitada.

Disponível em: www.itaipu.gov.br. Acesso em: 11 maio 2013 (adaptado).

Qual e a potência, em MW, não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu? A) 0 B) 1,18 C) 116,96 D) 816,96 E) 13 183,04 14. Um chacareiro deseja instalar, em sua propriedade, uma turbina com um gerador de eletricidade de 2 HP em queda de água, de 20 metros de altura. Sabendo que: 1HP = ¾ kW; g = 10m/s

2, e considerando que toda a energia potencial da queda é

transformada em energia elétrica, é correto afirma que a vazão de massa de água necessária para acionar o gerador é igual a A) 0,01 kg/s. B) 20 kg/s. C) 7,5 kg/s. D) 10 kg/s. E) 75 kg/s. 15. Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a figura. Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada.

Galileu e o plano inclinado. Disponível em www.fisica.ufpp.br. Acesso em: 21 ago. 2012 (adaptado).

Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera: A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo. B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la. C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la. D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento. E) aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.

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16. O pêndulo de Newton pode ser constituído por cinco pêndulos idênticos suspensos em um mesmo suporte. Em um dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocando-se para a direita e colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas. O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em:

17. O trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se mover com atrito desprezível. A figura ilustra um trilho horizontal com dois carrinhos (1 e 2) em que se realiza um experimento para obter a massa do carrinho 2. No instante em que o carrinho 1, de massa 150,0 g, passa a se mover com velocidade escalar constante, o carrinho 2 está em repouso. No momento em que o carrinho 1 se choca com o carrinho 2, ambos passam a se movimentar juntos com velocidade escalar constante. Os sensores eletrônicos distribuídos ao longo do trilho determinam as posições e registram os instantes associados a passagem de cada carrinho, gerando os dados do quadro.

Com base nos dados experimentais, o valor da massa do carrinho 2 é igual a A) 50,0 g. B) 250,0 g. C) 300,0 g. D) 450,0 g. E) 600,0 g.

18. Durante um reparo na estação espacial internacional, um cosmonauta, de massa 90 kg, substitui uma bomba do sistema de refrigeração, de massa 360 kg, que estava danificada. Inicialmente, o cosmonauta e a bomba estão em repouso em relação à estação. Quando ele empurra a bomba para o espaço, ele é empurrado no sentido oposto. Nesse processo, a bomba adquire uma velocidade de 0,2 m/s em relação à estação. Qual é o valor da velocidade escalar adquirida pelo cosmonauta, em relação à estação, após o empurrão? A) 0,05 m/s B) 0,20 m/s C) 0,40 m/s D) 0,50 m/s E) 0,80 m/s 19. Na linha de uma tradição antiga, o astrônomo grego Ptolomeu (100-170 d.C.) afirmou a tese do geocentrismo, segundo a qual a Terra seria o centro do universo, sendo que o Sol, a Lua e os planetas girariam em seu redor em órbitas circulares. A teoria de Ptolomeu resolvia de modo razoável os problemas astronômicos da sua época. Vários séculos mais tarde, o clérigo e astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), ao encontrar inexatidões na teoria de Ptolomeu, formulou a teoria do heliocentrismo, segundo a qual o Sol deveria ser considerado o centro do universo, com a Terra, a Lua e os planetas girando circularmente em torno dele. Por fim, o astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571- 1630), depois de estudar o planeta Marte por cerca de trinta anos, verificou que a sua órbita é elíptica. Esse resultado generalizou-se para os demais planetas. A respeito dos estudiosos citados no texto, é correto afirmar que: A) Ptolomeu apresentou as ideias mais valiosas, por serem mais antigas e tradicionais. B) Copérnico desenvolveu a teoria do heliocentrismo inspirado no contexto político do Rei Sol. C) Copérnico viveu em uma época em que a pesquisa científica era livre e amplamente incentivada pelas autoridades. D) Kepler estudou o planeta Marte para atender às necessidades de expansão econômica e científica da Alemanha. E) Kepler apresentou uma teoria científica que, graças aos métodos aplicados, pôde ser testada e generalizada. 20. O ônibus espacial Atlantis foi lançado ao espaço com cinco astronautas a bordo e uma câmera nova, que iria substituir uma outra danificada por um curto-circuito no telescópio Hubble. Depois de entrarem em órbita a 560 km de altura, os astronautas se aproximaram do Hubble. Dois astronautas saíram da Atlantis e se dirigiram ao telescópio. Ao abrir a porta de acesso, um deles exclamou: “Esse telescópio tem a massa grande, mas o peso é pequeno.” Considerando o texto e as leis de Kepler, pode-se afirmar que a frase dita pelo astronauta A) se justifica porque o tamanho do telescópio determina a sua massa, enquanto seu pequeno peso decorre da falta de ação da aceleração da gravidade. B) se justifica ao verificar que a inércia do telescópio é grande comparada à dele próprio, e que o peso do telescópio é pequeno porque a atração gravitacional criada por sua massa era pequena. C) não se justifica, porque a avaliação da massa e do peso de objetos em órbita tem por base as leis de Kepler, que não se aplicam a satélites artificiais. D) não se justifica, porque a força-peso é a força exercida pela gravidade terrestre, neste caso, sobre o telescópio e é a responsável por manter o próprio telescópio em órbita. E) não se justifica, pois a ação da força-peso implica a ação de uma força de reação contrária, que não existe naquele ambiente. A massa do telescópio poderia ser avaliada simplesmente pelo seu volume.

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21. Júpiter, conhecido como o gigante gasoso, perdeu uma das suas listras mais proeminentes, deixando o seus hemisfério sul estranhamente vazio. Observe a região em que a faixa sumiu, destacada pela seta. A aparência de Júpiter é tipicamente marcada por duas faixas escuras em sua atmosfera – uma no hemisfério norte e outra no hemisfério sul. Como o gás está constantemente em movimento, o desaparecimento da faixa no planeta relaciona-se ao movimento das diversas camadas de nuvens em sua atmosfera. A luz do Sol, refletida nessas nuvens, gera a imagem que é captada pelos telescópios, no espaço ou na Terra. O desaparecimento da faixa sul pode ter sido determinado por uma alteração:

A) na temperatura da superfície do planeta. B) no formato da camada gasosa do planeta. C) no campo gravitacional gerado pelo planeta. D) na composição química das nuvens do planeta. E) na densidade das nuvens que compõem o planeta. 22. A característica que permite identificar um planeta no céu é o seu movimento relativo às estrelas fixas. Se observarmos a posição de um planeta por vários dias, verificaremos que sua posição em relação às estrelas fixas se modifica regularmente. A figura destaca o movimento de Marte observado em intervalos de 10 dias, registrado da Terra.

Projecto Física. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1980 (adaptado).

Qual a causa da forma da trajetória do planeta Marte registrada na figura? A) A maior velocidade orbital da Terra faz com que, em certas épocas, ela ultrapasse Marte. B) A presença de outras estrelas faz com que sua trajetória seja desviada por meio da atração gravitacional. C) A órbita de Marte, em torno do Sol, possui uma forma elíptica mais acentuada que a dos demais planetas. D) A atração gravitacional entre a Terra e Marte faz com que este planeta apresente uma órbita irregular em torno do Sol. E) A proximidade de Marte com Júpiter, em algumas épocas do ano, faz com que a atração gravitacional de Júpiter interfira em seu movimento. 23. Observações astronômicas indicam que no centro de nossa galáxia, a Via Láctea, provavelmente exista um buraco negro cuja massa é igual a milhares de vezes a massa do Sol. Uma técnica simples para estimar a massa desse buraco negro consiste em observar algum objeto que orbite ao seu redor e medir o período de uma rotação completa, T, bem como o raio médio, R, da órbita do objeto, que supostamente se desloca, com boa aproximação, em movimento circular uniforme. Nessa situação, considere que a força resultante, devido ao movimento circular, é igual, em magnitude, à força gravitacional que o buraco negro exerce sobre o objeto. A partir do conhecimento do período de rotação, da

distância média e da constante gravitacional, G, a massa do buraco negro é

24. Dois satélites artificiais, S1 e S2, de massas M e 2M, respectivamente, estão em órbita ao redor da terra e sujeitos ao seu campo gravitacional. Quando o satélite S1 passa por um determinado ponto do espaço, sua aceleração é de 7,0 m/s². Qual será a aceleração do satélite S2, quando ele passar pelo mesmo ponto? A) 3,5 m/s² B) 7,0 m/s² C) 9,8 m/s² D) 14 m/s² E) 49 m/s² 25. No dia 27 de junho de 2011, o asteroide 2011 MD, com cerca de 10 m de diâmetro, passou a 12 mil quilômetros do planeta Terra, uma distância menor do que a órbita de um satélite. A trajetória do asteroide é apresentada na figura.

A explicação física para a trajetória descrita é o fato de o asteroide A) deslocar-se em um local onde a resistência do ar é nula. B) deslocar-se em um ambiente onde não há interação gravitacional. C) sofrer a ação de uma força resultante no mesmo sentido de sua velocidade. D) sofrer a ação de uma força gravitacional resultante no sentido contrário ao de sua velocidade. E) estar sob a ação de uma força resultante cuja direção é diferente da direção de sua velocidade. GABARITO: 01. A 02. C 03. A 04. C 05. E 06. A 07. C 08. D 09. D 10. D 11. B 12. D 13. C 14. C 15. A 16. C 17. C 18. E 19. E 20. D 21. E 22. A 23. D 24. B 25. E