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Lista ENERGIA – Professor: Alvaro Lemos - Instituto Gaylussac – 3ª série – 2018

1. (Enem 2017) O brinquedo pula-pula (cama elástica) é composto por uma lona circular flexível horizontal presa por molas à sua borda. As crianças brincam pulando sobre ela, alterando e alternando suas formas de energia. Ao pular verticalmente, desprezando o atrito com o ar e os movimentos de rotação do corpo enquanto salta, uma criança realiza um movimento periódico vertical em torno da posição de equilíbrio da lona passando pelos pontos de máxima e de mínima altura, e respectivamente.

Esquematicamente, o esboço do gráfico da energia cinética da criança em função de sua posição vertical na situação descrita é:

a)

b)

c)

d)

e) 2. (Enem 2ª aplicação 2016) Num dia em que a temperatura ambiente é de uma pessoa, com essa mesma temperatura corporal, repousa à sombra. Para regular sua temperatura corporal e mantê-la constante, a pessoa libera calor através da evaporação do suor. Considere que a potência necessária para manter seu metabolismo é e que, nessas condições, dessa energia é dissipada pelo suor, cujo calor de vaporização é igual ao da água Utilize igual a

Após duas horas nessa situação, que quantidade de água essa pessoa deve ingerir para repor a perda pela transpiração?

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a) b) c) d) e) 3. (Enem PPL 2016) A utilização de placas de aquecimento solar como alternativa ao uso de energia elétrica representa um importante mecanismo de economia de recursos naturais. Um sistema de aquecimento solar com capacidade de geração de energia de por metro quadrado de placa foi instalado para aquecer a água de um chuveiro elétrico de potência de

utilizado durante meia hora por dia.

A área mínima da placa solar deve ser de a)

b)

c)

d)

e) 4. (Enem 2016) Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada a beira de um rio, cuja temperatura média da água é de e usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende que a usina opere com de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da água igual a

Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de a) b) c) d) e) 5. (Enem PPL 2016) Para reciclar um motor de potência elétrica igual a um estudante construiu um elevador e verificou que ele foi capaz de erguer uma massa de a uma

altura de metros durante minuto. Considere a aceleração da gravidade

Qual a eficiência aproximada do sistema para realizar tal tarefa? a) b) c) d) e)

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6. (Enem 2016) A usina de Itaipu é uma das maiores hidrelétricas do mundo em geração de energia. Com unidades geradoras e de potência total instalada, apresenta

uma queda de e vazão nominal de por unidade geradora. O cálculo da potência teórica leva em conta a altura da massa de água represada pela barragem, a gravidade local e a densidade da água A diferença entre a potência teórica e a instalada é a potência não aproveitada.

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

Qual e a potência, em não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu? a) b) c) d) e) 7. (Enem 2015) Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de

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

Supondo que a massa desse corredor seja igual a o trabalho total realizado nas primeiras passadas é mais próximo de a)

b)

c)

d)

e) 8. (Enem 2015) 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

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Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de que o carro solar possua massa de

e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de

e rendimento de

Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de é um valor mais próximo de a) b) c) d) e) 9. (Enem PPL 2012) A usina termelétrica a carvão é um dos tipos de unidades geradoras de energia elétrica no Brasil, Essas usinas transformam a energia contida no combustível (carvão mineral) em energia elétrica.Em que sequência ocorrem os processos para realizar essa transformação? a) A usina transforma diretamente toda a energia química contida no carvão em energia

elétrica, usando reações de fissão em uma célula combustível. b) A usina queima o carvão, produzindo energia térmica, que é transformada em energia

elétrica por dispositivos denominados transformadores. c) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para transformar água em vapor. A

energia contida no vapor é transformada em energia mecânica na turbina e, então, transformada em energia elétrica no gerador.

d) A queima do carvão produz energia térmica, que é transformada em energia potencial na torre da usina, Essa energia é então transformada em energia elétrica nas células eletrolíticas.

e) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para aquecer água, transformando-se novamente em energia química, quando a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio, gerando energia elétrica.

10. (Enem PPL 2012) 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.

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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. 11. (Espcex (Aman) 2018) Um bloco de massa igual a é lançado sobre uma superfície horizontal plana com atrito com uma velocidade inicial de em Ele percorre uma certa distância, numa trajetória retilínea, até parar completamente em conforme o gráfico abaixo.

O valor absoluto do trabalho realizado pela força de atrito sobre o bloco é a) b) c) d) e) 12. (Espcex (Aman) 2018) Um operário, na margem A de um riacho, quer enviar um equipamento de peso para outro operário na margem B.Para isso ele utiliza uma corda ideal de comprimento em que uma das extremidades está amarrada ao equipamento e a outra a um pórtico rígido.Na margem A, a corda forma um ângulo com a perpendicular ao ponto de fixação no pórtico.O equipamento é abandonado do repouso a uma altura de em relação ao ponto mais baixo da sua trajetória. Em seguida, ele entra em movimento e descreve um arco de circunferência, conforme o desenho abaixo e chega à margem B.

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Desprezando todas as forças de atrito e considerando o equipamento uma partícula, o módulo da força de tração na corda no ponto mais baixo da trajetória é

Dado: considere a aceleração da gravidade

a) b) c) d) e) 13. (Espcex (Aman) 2016) Um corpo de massa é abandonado, a partir do repouso, sobre uma rampa no ponto que está a de altura, e desliza sobre a rampa até o ponto

sem atrito. Ao terminar a rampa ele continua o seu movimento e percorre de um trecho plano e horizontal com coeficiente de atrito dinâmico de e, em seguida, percorre uma pista de formato circular de raio sem atrito, conforme o desenho abaixo. O maior raio que a pista pode ter, para que o corpo faça todo trajeto, sem perder o contato com ela é de

Dado: intensidade da aceleração da gravidade

a) b) c) d) e) 14. (Esc. Naval 2014) Um motorista, dirigindo um carro sem capota, dispara um revólver apontado para cima na direção vertical. Considerando o vetor velocidade do carro constante, para que o projétil atinja o próprio motorista é necessário que, a) a velocidade do carro seja muito menor quando comparada à velocidade inicial do projétil. b) a velocidade inicial do projétil seja maior que a velocidade do som no ar. c) a energia mecânica do projétil seja constante ao longo de toda trajetória. d) a energia potencial do projétil atinja um valor máximo igual à energia cinética do carro. e) a energia potencial do projétil atinja um valor máximo igual à metade da energia cinética do

carro. 15. (Esc. Naval 2013) Um pêndulo, composto de um fio ideal de comprimento e uma massa executa um movimento vertical de tal forma que a massa atinge uma altura máxima de em relação ao seu nível mais baixo. A força máxima, em newtons, que agirá no fio durante o movimento será

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Dado:

a) 280 b) 140 c) 120 d) 80,0 e) 60,0 16. (Espcex (Aman) 2012) Uma força constante de intensidade atua sobre um bloco e faz com que ele sofra um deslocamento horizontal. A direção da força forma um ângulo de 60° com a direção do deslocamento. Desprezando todos os atritos, a força faz o bloco percorrer uma distância de em

A potência desenvolvida pela força é de:Dados: a) 87 W b) 50 W c) 37 W d) 13 W e) 10 W 17. (Espcex (Aman) 2011) 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 18. (Uerj 2017) Duas carretas idênticas, e trafegam com velocidade de e

respectivamente.

Admita que as massas dos motoristas e dos combustíveis são desprezíveis e que é a energia cinética da carreta e a da carreta

A razão equivale a:

a)

b)

c)

d)

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19. (Uerj 2016) Atualmente, o navio mais rápido do mundo pode navegar em velocidade superior a Em uma de suas viagens, transporta uma carga de passageiros e

carros. Admita, além da massa do navio, de os seguintes valores médios m para as demais massas:

Estime, em MJ, a energia cinética do conjunto, no instante em que o navio se desloca com velocidade igual a 20. (Uerj 2015) Um carro, em um trecho retilíneo da estrada na qual trafegava, colidiu frontalmente com um poste. O motorista informou um determinado valor para a velocidade de seu veículo no momento do acidente. O perito de uma seguradora apurou, no entanto, que a velocidade correspondia a exatamente o dobro do valor informado pelo motorista.Considere a energia cinética do veículo calculada com a velocidade informada pelo motorista e aquela calculada com o valor apurado pelo perito.

A razão corresponde a:

a)

b)

c) 1 d) 2

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Gabarito:

Resposta da questão 1: [C]

A energia cinética da criança deve se anular nos pontos de altura mínima e máxima, onde está convertida em energia potencial (elástica ou gravitacional), e máxima no ponto de altura zero.

Na região atua a e na região atua também a

Logo, devido às relações das energias com as alturas, segue que deve variar linearmente apenas para

Resposta da questão 2: [E]

A potência utilizada na evaporação da água é da potência total necessária para manter o metabolismo.

O calor latente de vaporização é:

Combinando as expressões da potência e do calor latente:

Resposta da questão 3: [D]

Energia consumida pelo chuveiro em

Sendo assim, a placa deverá produzir em um dia. Portanto, a área A mínima da placa deverá ser de:


Dados:

O fluxo mássico pedido é

Da definição de potência:

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Resposta da questão 5: [B]

Trabalho da força peso realizado pelo motor:

Potência necessária para produzir este trabalho por

Portanto, a eficiência do sistema é de:


A potência teórica em cada unidade corresponde à energia potencial da água represada,

que tem vazão

Sendo a densidade da água, a aceleração da gravidade e a altura de queda, tem-se:

A potência gerada em cada unidade é:

A potência não aproveitada (dissipada) corresponde à diferença entre a potência teórica e a potência gerada.


Dados: O trabalho da força resultante realizado sobre o atleta é dado pelo teorema da energia cinética.

A enunciado pode induzir à alternativa [C], se o aluno raciocinar erroneamente da seguinte maneira:

Calculando a aceleração escalar média:

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Calculando a "força média" resultante:

Calculando o Trabalho:

Essa resolução está errada, pois a aceleração escalar média é aquela que permite atingir a mesma velocidade no mesmo tempo e não percorrer a mesma distância no mesmo tempo.Ela somente seria correta se o enunciado garantisse que a aceleração foi constante (movimento uniformemente variado). Porém, nesse caso, o espaço percorrido teria que ser menor que 30 m. Certamente, a aceleração do atleta no início da prova foi bem maior que a média, possibilitando um deslocamento maior (maior "área") no mesmo tempo, conforme os gráficos velocidade tempo.


A intensidade de uma radiação é dada pela razão entre a potência total captada e a área de captação como sugerem as unidades.

Dados:

Calculando a potência útil

A potência útil transfere energia cinética ao veículo.


Nas usinas termelétricas (a diesel ou a carvão) é usada a energia térmica produzida na queima do combustível para aquecer água, gerando vapor a alta pressão, movimentando as turbinas acopladas aos geradores de energia elétrica.

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- Energia potencial: Sendo uma descida, a altura diminui, a energia potencial diminui.

- Energia cinética: Sendo constante a velocidade, a energia cinética também é

constante.

- Energia mecânica: Se a energia potencial diminui e a energia cinética é constante, a energia mecânica diminui.


Resposta da questão 12: [E]

Por conservação de energia, podemos determinar a velocidade no ponto mais baixo da trajetória:

No ponto mais baixo, temos que:


Analisando o movimento durante a descida (do ponto A para o ponto B), temos que:

Analisando o movimento durante o movimento retilíneo no qual existe uma força de atrito atuando, podemos encontrar a aceleração que atua no corpo.

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Assim, usando a equação de Torricelli, podemos encontrar a velocidade do corpo no ponto C.

Para que um corpo consiga efetuar um loop sem que perca o contato com a pista, este deve ter uma velocidade mínima no ponto mais alto na trajetória, cujo o módulo deve ser

Desta forma, chamando de D o ponto mais alto do loop e sabendo que a altura neste ponto é igual a 2 vezes o raio da trajetória, temos que:


[A] INCORRETO. A comparação entre estas velocidades não irá influenciar no fato de o projétil atingir o motorista. Vale ressaltar que a velocidade do carro (juntamente com a velocidade do disparo do projétil) irão compor a velocidade inicial do projétil.

[B] INCORRETO. A comparação entre estas velocidades não irá influenciar no fato de o projétil atingir o motorista.

[C] CORRETO. Se a energia mecânica do projétil for constante (sistema sem perdas), então a velocidade horizontal do projétil será constante e igual a velocidade do carro (que é constante) durante todo a sua trajetória. Logo, quando o projétil voltar a sua altura inicial, irá atingir ao motorista.

[D] INCORRETO. Esta comparação não influenciará no fato analisado.[E] INCORRETO. Esta comparação não influenciará no fato analisado.

Resposta da questão 15: [A]

Para calcularmos a tração máxima no fio usaremos a dinâmica do movimento circular:(1)

Sabendo que: e

(2)

Da conservação de energia, tiramos o valor de

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(3)

Substituindo (3) em (2):


A potência média é:


Aplicação de fórmula:


Resposta da questão 19: Para calcular a energia cinética do conjunto, é necessário saber a massa total do mesmo. Para isso, pode-se escrever:

Calculando o valor da energia cinética, tem-se:

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