Exemplos de perguntas sobre energia mecânica

6 exemplos de questões sobre energia mecânica

Teorema do trabalho mecânico-energia

1. Observe a seguinte imagem do deslocamento do bloco! Considere g = 10 m/ s² . Se o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o chão for μk = 0,5, então o valor do deslocamento do objeto (s) é...

A. 5,00 mExemplo de Energia Mecânica - Questão 1

B. 4,25 m

C. 3,00 m

D. 2,50 m

E. 2,00 m

Discussão

Sabe-se que :

Coeficiente de atrito cinético ( μk ) = 0,5

Massa do bloco (m) = 4 kg

Aceleração devido à gravidade (g) = 10 m/ s²

Peso do bloco (w) = mg = (4)(10) = 40 Newton

Se o bloco estiver em uma superfície plana, então a força normal (N) = peso (w) = 40 Newtons.

Velocidade inicial (v 1 ) = 5 m/s

Velocidade final (v 2 ) = 0 m/s

Pergunta : deslocamento de objeto(s)?

Responder :

O teorema trabalho-energia mecânica afirma que o trabalho (W) realizado por uma força não conservativa é igual à variação da energia mecânica do objeto, ou seja, a energia mecânica final (EM₂ ) menos a energia mecânica inicial (EM₁ ) . O atrito cinético é uma força não conservativa e a única força não conservativa que atua sobre o bloco é a força de atrito cinético.

W = Δ EM

f k s = EM 2 – EM 1

Trabalho realizado pela força de atrito cinético:

W = f k s = ( μ k )(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s

Alterações na energia mecânica:

Δ EM = EM 2 – EM 1 = (EK + EP) 2 – (EK + EP) 1

Um objeto se move sobre uma superfície plana e não sofre alteração na altura ( Δh = 0), portanto não há alteração na energia potencial gravitacional ( ΔEP = EP₂ – EP₁ = 0). Assim, as alterações na energia mecânica envolvem apenas alterações na energia cinética.

Δ EM = EK 2 – EK 1 = ½ mv 2 2 – ½ mv 1 2 = ½ m (v 2 2 – v 1 2 )

ΔEM = ½ (4)(0 2 – 5 2 ) = (2)(25) = 50

O deslocamento do bloco é:

W = Δ EM

20 s = 50

s = 50 / 20 = 2,5 metros

A resposta correta é D.

Lei da conservação da energia mecânica

2. Os objetos A e B têm a mesma massa. O objeto A cai de uma altura de h metros e o objeto B cai de 2h metros. Se A atinge o solo com uma velocidade de v m/s, então o objeto B atingirá o solo com uma energia cinética de…

A. 2 mv 2

B. mv 2

C. 3/4 mv 2

D. 1/2 mv 2

E. 1/4 mv 2

Discussão

A velocidade final do objeto B, que cai livremente de uma altura de 2h, é:

v 2 = 2 g (2h) = 4 gh

A energia cinética do objeto B é:

EK B = ½ mv 2 = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Equação 1

A energia mecânica inicial do objeto B é a energia potencial gravitacional = mg h. A energia mecânica final do objeto B é a energia cinética = ½ mv².

Lei da conservação da energia mecânica :

mgh = ½ mv 2.

Como mgh = ½ mv 2 então podemos substituir mgh na equação 1 por ½ mv 2.

Energia cinética do objeto B = 2 mgh = 2(½ mv² ) = mv²

A resposta correta é B.

3. Observe a figura abaixo! Um objeto cai livremente de uma altura de 20 m. Se a aceleração da gravidade é de 10 m/s², então a velocidade do objeto quando ele estiver a 15 m do solo é…

A. 2 m/sExemplo de Energia Mecânica - Questão 2

B. 5 m/s

C. 10 m/s

D. 15 m/s

E. 20 m/s

Discussão

Energia mecânica final = energia mecânica inicial

A energia cinética do objeto no ponto 2 é igual à redução da energia potencial gravitacional em 5 metros.

½ mv² = mgh

½ v 2 = (10)(20-15)

½ v 2 = (10)(5)

½ v 2 = 50

v 2 = (2)(50)

v 2 = 100

v = 10 m / s

A resposta correta é C.

4. Um bloco é mantido no topo de um plano inclinado, como mostrado na figura. Ao ser solto, o bloco desliza sem atrito ao longo do plano inclinado. A velocidade do bloco ao atingir a base do plano inclinado é…

A. 6 ms-1Exemplo de Energia Mecânica - Questão 3

B. 8 ms -1

C. 10 ms -1

D. 12 ms -1

E. 16 ms -1

Discussão

Energia mecânica inicial = energia potencial gravitacional = mgh = m (10)(5) = 50 m

Energia mecânica final = energia cinética = 1/2 mv²

A lei da conservação da energia mecânica afirma que a energia mecânica inicial é igual à energia mecânica final.

EM o = EM t

50 m = 1/2 mv²

50 = 1/2 v 2

2 (50) = v 2

100 = v 2

v = 10 m / s

A resposta correta é C.

5. Um bloco com massa m kg é solto de uma altura h metros acima do solo, como mostrado na figura. A razão entre a energia potencial (EP) e a energia cinética (EK) quando o bloco está no ponto M é...

A. 1 : 3 Exemplo de Energia Mecânica - Questão 4

B. 1 : 2

C. 2 : 1

D. 2 : 5

E. 3 : 7

Discussão

Energia potencial gravitacional no ponto M:

EP M = mg (0,3 h)

Energia cinética no ponto M = redução da energia potencial gravitacional por h - 0,3h = 0,7h

EK M = EP = mg (0,7 h)

A razão entre a energia potencial gravitacional e a energia cinética no ponto M é:

EP M : EK M

mg (0,3 h) : mg (0,7 h)

0,3: 0,7

3: 7

A resposta correta é E.

6. Observe a imagem do objeto A caindo livremente do ponto P abaixo!

Se EP Q e EK Q são a energia potencial e a energia cinética no ponto Q, respectivamente (g = 10 m/s 2 ), então EP Q : EK Q é….

A. 16 : 9Exemplo de Energia Mecânica - Questão 5

B. 9 : 16

C. 3 : 2

D. 2 : 3

E. 2 : 1

Discussão

Energia potencial gravitacional no ponto Q:

EP Q = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m

Energia cinética no ponto Q = redução da energia potencial gravitacional por 5 - 1,8 = 3,2 metros

EK Q = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m

A razão entre a energia potencial gravitacional e a energia cinética no ponto Q é:

EP Q : EK Q

18 m : 32 m

18: 32

9: 16

Fonte da pergunta:

Questões de Física para o Exame Nacional do Ensino Médio/Ensino Técnico

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