Potência mecânica
19. (MACK) Um automóvel de 1 000 kg está submetido a
uma resultante de forças que lhe proporciona uma variação de velocidade ao
longo de um trecho retilíneo da estrada. Entre os instantes to = 0 s e t1
= 10 s, a velocidade escalar do automóvel varia, uniformemente, de 36 km/h para 108 km/h. A
potência média dessa resultante de forças, no referido intervala de tempo, é:
a) 40 kW b)
51,84 kW c)
72 kW d) 400 kW e) 518,4 kW
20. (UFMS 09)
Um atleta, ao terminar o pré-aquecimento em uma academia, sobre uma esteira
horizontal, analisa as informações indicadas no painel eletrônico da esteira
que indica o seguinte: Distância percorrida = 5,0 km ; velocidade média = 20,0 km/h ; calorias
gastas pelo atleta = 200 kcal. Considere 1cal = 4,18 J, e que toda a energia, gasta pelo atleta, foi para
realizar trabalho sobre a esteira a uma potência constante. Assinale a
alternativa correta.
(A) A força média, na direção
horizontal, aplicada na esteira pelo atleta, foi maior que 160 N.
(B) A potência média
realizada pelo atleta sobre a esteira, nesse aquecimento, foi maior que 1,0Kw.
(C) A força média, na direção
horizontal, aplicada na esteira pelo atleta, foi menor que 160N.
(D) A potência média
realizada pelo atleta sobre a esteira, nesse aquecimento, foi menor que 500W.
(E) O tempo que o atleta
permaneceu sobre a esteira, em pré-aquecimento, foi de 30 minutos.
21. (UFAC 09) Um elevador tem uma placa de advertência com a
seguinte expressão: “Carga máxima: 400 kg ”. Considere a aceleração da gravidade
igual a 10 m/s2. Suponha que esse elevador suba, com essa carga
máxima, 10 m
em 5 s. Calcule a mínima potência útil dos motores desse elevador em kW:
(A) 1 (B) 8 (C) 4 (D) 6 (E) 2
22. (UNIFEI 09)
Um homem consome diariamente 2.000 kcal. Se essa energia é dissipada a uma taxa
constante durante 24 h, a potência correspondente em watts será igual a:
Dado: 1,00 cal = 4,18 J
A. 0,0968 W B. 0,968 W C. 9,68 W D. 96,8 W
23. (UFSC 09)
Em uma indústria, deseja-se transportar 64 caixas de mesmo peso e tamanho, do
piso térreo até um nível superior. Este trabalho pode ser realizado por três
métodos diferentes:
1) As caixas serão
carregadas, uma a uma, por operários subindo a escada;
2) As caixas serão colocadas
sobre uma esteira rolante com movimento uniforme;
3) Em uma única operação, as
caixas serão elevadas por um guindaste.
O método 3 para elevar as
caixas é o mais rápido e o método 1, o mais lento.
Em relação às situações
apresentadas, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. No método 1, o trabalho
realizado é 64 vezes maior do que no método 3.
02. O trabalho realizado
contra a força gravitacional é o mesmo em todos os três métodos.
04. O maior trabalho é
realizado pelo guindaste (método 3), pois as caixas estão empilhadas.
16. A potência utilizada no
método 2 é maior do que no método 1.
32. O trabalho realizado no
método 1 depende do número de operários que carregam as caixas.
24. Um operário ergue um balde cheio de concreto, de 20 kg de massa com velocidade
constante. A corda e a polia são ideais e, no local g = 10 m/s2.
Considerando um deslocamento vertical de 4,0 m, que ocorre em 25 s, determine:
a) o trabalho realizado pela
força do operário;
b) a potência média útil na
operação.
25. Um elevador E com massa 800 kg e um contrapeso B,
também de 800 kg ,
acionados por um motor M.
A carga interna do elevador é
de 500 kg .
Adote g = 10m/s2.
a)Qual a potência fornecida
pelo motor com o elevador subindo com uma velocidade escalar constante de 1,0
m/s?
b)Qual a intensidade da força
aplicada pelo motor através do cabo, para acelerar o elevador em ascensão, à
razão de 0,50m/s2?
26. (UFJF10)
Em uma construção civil, os operários usam algumas máquinas simples para
facilitar e diminuir sua carga diária de energia gasta na execução de seu
trabalho. Uma das máquinas simples mais utilizadas é, por exemplo, as roldanas
fixas e móveis. Em um dia comum de trabalho, um operário deve elevar, com
velocidade constante, um bloco de pedra de massa m =100 kg para o segundo andar
da obra, que fica a uma altura h = 5,0 m em relação ao solo. Para essa tarefa, o operário
utilizou um sistema com duas roldanas,
uma fixa e outra móvel, e um cabo de
massa desprezível, como mostra a figura. Considere g =10 m/s2.
a) Calcule a tração no cabo
que está em contato com a mão do operário e o trabalho realizado por ele, para
elevar o bloco até o segundo andar da obra.
b) Se foi gasto um tempo t = 10
s para o operário elevar o bloco até o segundo andar da obra, calcule a
potência gasta nessa tarefa.
27. (UEA 09) Uma turbina eólica converte a energia contida no vento em
energia elétrica. O vento empurra as pás da turbina fazendo-as girar. Um eixo
acoplado às pás transmite a rotação dessas ao gerador, que converte energia
cinética de rotação em energia elétrica. Suponha que, em uma turbina, a força
do vento seja suficiente para produzir 7,2 x 10 8 joules de energia cinética rotacional
em duas horas. Se 40% da energia de rotação é convertida em energia elétrica, a
potência útil dessa turbina é, em kW,
(A) 10. (B) 20. (C) 30. (D)
40. (E) 50.
28. (UNEMAT 09)
Um gerador tem capacidade para transformar 75% da potência recebida em útil.
Para se obter com esse gerador uma potência útil de 4500 Watts, é necessário que ele receba em Watts
uma potência de:
a. 11 KW b. 7
KW c. 6 KW d. 6,5 KW e. 10 KW
29. (UNESP 07) A relação entre calor e outras formas de
energia foi objeto de intensos estudos durante a Revolução Industrial, e uma
experiência realizada, por James P. Joule foi imortalizada. Com ela, ficou
demonstrado que o trabalho mecânico e o calor são duas formas diferentes de
energia e que o trabalho mecânico poderia ser convertido em energia térmica. A
figura apresenta uma versão atualizada da máquina de Joule. Um corpo de massa 2 kg é suspenso por um fio
cuidadosamente enrolado em um carretel, ligado ao eixo de um gerador.
O gerador converte a energia mecânica do
corpo em elétrica e alimenta um resistor imerso em um recipiente com água. Suponha
que, até que o corpo chegue ao solo, depois de abandonado a partir do repouso,
sejam transferidos para a água 24 J de energia térmica. Sabendo que esse valor
corresponde a 80% da energia mecânica, de qual altura em relação ao solo o
corpo foi abandonado? Adote g = 10 m/s2.
30. (UFPR 09) Na construção de um prédio, os operários utilizam um
pequeno motor, associado a uma roldana e corda, para transportar objetos
pesados para as partes mais altas. Suponha que em dada situação seja necessário
elevar a uma altura de 27,5 m
um recipiente contendo reboco cuja massa total seja igual a 38 kg . Despreze a massa da
corda e considere que 1 HP é igual a 746 W. Calcule o tempo, em segundos, para
levantar esse recipiente a uma velocidade constante se o motor tiver 5 HP.
31. (UFPI 09) Um elevador projetado para subir com velocidade média constante de
0,8 m/s tem potência motora de 9,0 kW. Considere que a massa do elevador,
quando vazio, é igual a 400
kg e a aceleração da gravidade, 10 m/s2. Qual o número
de pessoas, com 70 kg
cada uma, que esse elevador pode transportar?
A) 7
B) 8 C)
9 D) 10 E) 11
32. (UFPR
2006) Em uma construção, é utilizado
um motor de corrente contínua para elevar baldes contendo argamassa, conforme a
figura a seguir. O motor funciona sob uma tensão de 20 V e o seu rendimento é
de 70%. Supondo-se que um balde de argamassa possua 28 kg e que esteja sendo
elevado à velocidade constante de 0,5 m/s, considerando-se a aceleração da
gravidade igual a 10 m/s2, o módulo da intensidade de corrente
elétrica no motor é:
a) 14 A . b) 7,0 A . c) 10 A . d) 4,9 A . e) 0,7 A .
33. (UEPB 06) Um
fazendeiro possui, em suas terras, uma pequena queda d’água, cuja altura é de 12 metros . Tendo
verificado que, nesta cachoeira, caem 5,0 m3 de água em 2,0 minutos, sentiu-se
estimulado a construir uma usina hidrelétrica para instalação elétrica de sua
fazenda. Lembrando que a aceleração da gravidade é aproximadamente de 10 m/s 2,
1 m3 de
água corresponde a 1000 L e que 1
L de água possui uma massa de 1 kg , a potência máxima desta
cachoeira em KW, é:
a) 7,0 b) 5,0 c) 9,0 d) 12,0 e) 14,0
34.
(UNAMA) A Usina Hidrelétrica de
Tucuruí atende aos estados do Pará (87%), Maranhão (97%) e Tocantins (67%). A potência total de energia elétrica
gerada, atingida quando todas as suas unidades geradoras estão em
funcionamento, chega a 8370 MW.
Percebe-se a enorme quantidade de energia
acumulada pelo lago represado. Se desprezarmos as perdas de energia,
durante o processo de geração, e considerarmos que o desnível entre o lago
represado (reservatório) e o leito normal do rio é de 72 m
de altura, o valor médio da massa de
água, medida em milhões de Kg (MKg), movimentada pelas turbinas, em cada segundo, é de, aproximadamente:
Dados: considere
g = 10 m/s2
1M
= 1x106
a)
7, 564
b)
11, 625
c)
20, 512
d)
32, 500
35. (FUVEST
08) A usina hidrelétrica de Itaipu
possui 20 turbinas, cada uma fornecendo uma potência elétrica útil de 680 MW, a
partir de um desnível de água de 120
m . No complexo, construído no Rio Paraná, as águas da
represa passam em cada turbina com vazão de 600 m3/s.
a) Estime o número de domicílios, N, que
deixariam de ser atendidos se, pela queda de um raio, uma dessas turbinas
interrompesse sua operação entre 17h30 min
e 20h30 min, considerando
que o consumo médio de energia, por domicílio, nesse período, seja de 4 kWh.
b) Estime a massa M, em kg, de água do rio que
entra em cada turbina, a cada segundo.
c) Estime a potência mecânica da água P, em MW,
em cada turbina.
36. (UFF
2004) Duelo de Gigantes:
O rio Amazonas é o maior rio do mundo em volume d'água
com uma vazão em sua foz de, aproximadamente, 175 milhões de litros por
segundo. A usina hidroelétrica de Itaipu também é a maior do mundo, em operação. A potência
instalada da usina é de 12,6 X 10 9
W. Suponha que toda essa potência fosse
utilizada para aquecer a água que flui pela foz do rio Amazonas, sem que
houvesse perdas de energia.
37. Um tipo
de usina hidrelétrica pouco comum no Brasil é a chamada usina de montanha, onde
aproveita-se uma queda d'água para gerar energia elétrica. Vamos supor que
fosse possível aproveitar a Cascata do Caracol, em Canela, com sua queda d'água
de 125 m ,
para este tipo de usina. A energia produzida serviria para alimentar um
conjunto de lâmpadas cuja potência total soma 3000 W. Considere a aceleração da
gravidade sendo g=10 m/s2. Quantos quilogramas de água devem ser colhidos pela turbina
para manter este conjunto de lâmpadas funcionando por um minuto ?
A) 132 B) 22 C) 180 D) 144 E) 12
38. No edifício
onde mora uma família, deseja-se instalar uma bomba hidráulica capaz de elevar 500 litros de água até uma
caixa-d’água vazia, situada a 20 m de altura acima desta
bomba, em 1 minuto e 40 segundos. O rendimento de um sistema hidráulico é definido
pela razão entre o trabalho fornecido a ele e o trabalho por ele realizado.
Espera-se que o rendimento mínimo desse sistema seja de 50%. Calcule a potência
mínima, que deveria ter o motor dessa bomba.
Gabarito:
19.a 20.a 21.b 22.d
26.a)5000J
b)500W 27.d 28.c 29.1,5m 30.2,8s
31.d 32.c
33.b 34.b 35. R: a) 510 casas b) 600.000kg c) 720MW
36.c
37.d 38.2KW
