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segunda-feira, 24 de abril de 2017

Exercícios sobre Energia Cinética e Potencial.



1. O velocímetro de um automóvel registra 108 km/h.Sabendo que a massa do automóvel é 700 kg,determine a energia cinética. 315000J

2. Um corpo de massa 4 kg encontra-se a uma altura de 16 m do solo. Admitindo o solo como nível de referência e supondo g = 10 m/s2, calcular sua energia potencial gravitacional. 640J

3.  Um corpo de massa 40 kg tem energia potencial gravitacional de 800J em relação ao solo. Dado g = 10 m/s2 , calcule a que altura se encontra do solo. 2m

4. Uma mola de constante elástica k = 400 N/m é comprimida de 5 cm. Determinar a sua energia potencial elástica. 0,5J

5. Qual é a distensão de uma mola de constante elástica k = 100 N/m e que está armazenando uma energia potencial elástica de 2J? 0,2m

6. Determine a energia cinética de um móvel de massa 50 kg e velocidade 20 m/s. 10000J

7. Uma esfera de massa 5 kg é abandonada de uma altura de 45m num local onde g = 10 m/s2. Calcular a velocidade do corpo ao atingir o solo. Despreze os efeitos do ar. 30m/s

8. Um garoto abandona uma pedra de massa 20 g do alto de um viaduto de 5 m de altura em relação ao solo. Considerando g = 10 m/s2 , determine a velocidade e a energia cinética da pedra ao atingir o solo. (Despreze os efeitos do ar.) 10 m/s

9. Um corpo de massa 3Kg está posicionado 2,0m acima do solo horizontal e tem energia potencial gravitacional de 90J. A aceleração de gravidade no local tem módulo igual a 10m/s2. Quando esse corpo estiver posicionado no solo, sua energia potencial gravitacional valerá: 
 a) zero          b) 20J          c) 30J          d) 60J               e) 90J    

10.(FUND. CARLOS CHAGAS) Uma mola elástica ideal, submetida a ação de uma força de intensidade F = 10N, está deformada de 2,0cm. A energia elástica armazenada na mola é de:  
a) 0,10J         b) 0,20J        c) 0,50J        d) 1,0J           e) 2,0J  

11. (FUVEST) Um ciclista desce uma ladeira, com forte vento contrário ao movimento. Pedalando vigorosamente, ele consegue manter a velocidade constante. Pode-se então afirmar que a sua:  
a) energia cinética está aumentando;                                          b) energia cinética está diminuindo;
c) energia potencial gravitacional está aumentando;                  d) energia potencial gravitacional está diminuindo;
e) energia potencial gravitacional é constante.  
 12. (UFAL 89) Certa mola de constante elástica K = 100 N/m apresenta-se deformada de 10 cm. A energia armazenada na mola é, em joules de:
a)0,5 b)10  c)50 d)1000 e)5000
 
13. (Unimep-SP) Quando dizemos que um móvel com massa de 8 kg tem 900 J de energia cinética, podemos afirmar que:
a) o móvel está em repouso.                                                
b) o móvel está com movimento retilíneo.
c) a trajetória descrita pelo móvel é uma parábola.             
d) o móvel está a 11,5 m acima do solo.
e) a velocidade do móvel vale 15 m/s.  

14. Um corpo de massa 2 kg move-se com velocidade constante de 4 m/s.
a) Calcule a energia cinética do corpo.        
b)Qual será a energia cinética quando a velocidade for duplica?

15.Do alto de uma torre de 61,6 m de altura, lança-se verticalmente para baixo um corpo com velocidade de 8 m/s. Calcule a velocidade com que o corpo atinge o solo. Admita g= 10 m/s2.

16.Uma mola de constante elástica 40 N/m sofre uma deformação de 0,04 m. Calcule a energia potencial acumulada pela mola.

17.Uma mola de constante elástica k= 600 N/m tem energia potencial elástica de 1200 J. Calcule a sua deformação.

18.Um ponto material de massa 0,5 kg é lançado do solo verticalmente para cima com velocidade de 12 m/s. Desprezando a resistência do ar e adotando g= 10 m/s2, calcule a altura máxima, em relação ao solo, que o ponto material alcança.

19. Calcule a energia cinética de um corpo de massa 8 kg no instante em que sua velocidade é 72 km/h.

20. Um corpo de massa 20 kg está localizado a 6 m de altura em relação ao solo. Dado g= 9,8 m/s2, calcule sua energia potencial gravitacional.

21.Um ponto material de 40 kg tem energia potencial gravitacional de 800 J em relação ao solo. Dado g= 10 m/s2, calcule a que altura se encontra do solo.


22. Numa “montanha-russa”, um carrinho com 300 kg de massa é abandonado do repouso de um ponto A, que está a 5,0 m de altura. Supondo que o atrito seja desprezível, pergunta-se: O valor da velocidade do carrinho no ponto B.
 
10 m/s

quinta-feira, 20 de abril de 2017

Energia Cinética, Potencial e Mecânica.


Resultado de imagem para Energia Cinética, Potencial e Mecânica

Para dar continuidade aos estudos envolvendo energia, hoje vamos ver alguns conceitos e fórmulas da física bastante estudados e cobrados na prova de Ciências da Natureza e Suas Tecnologias do Enem, que são os tipos de energia: cinética, potencial (gravitacional, elástica e elétrica) e mecânica.
Primeiramente, precisamos entender que quando não há forças dissipativas envolvidas, ou seja, não há perda de energia para o ambiente, a energia mecânica do sistema deve se conservar. Para isso, as energias cinética e potencial se convertem uma à outra, mas conservam o total (mecânica).
Mecânica = Cinética + Potencial

Energia Cinética (EC)

É a energia ligada ao movimento, logo, tem relação direta com a velocidade do objeto. Ou seja, um corpo parado nunca apresentará energia cinética!
cinetica
Sendo m = massa (kg) e v = velocidade (m/s).

Energia Potencial

É a energia que tem potência para entrar em movimento. A energia potencial vai diminuir na mesma proporção que a cinética aumentar, e vice-versa. Ou seja, conforme aumenta o movimento, diminui o potencial para o movimento. Vamos ver separadamente cada uma delas.

Energia Potencial Gravitacional (EPG)

Como o nome diz, está ligada à gravidade. Para haver a força da gravidade sobre um objeto, é necessário que ele esteja à alguma altura do chão. Lembre-se: algo que está “no alto”, cai pela ação da gravidade, ou seja, tem potencial para cair.
potencial gravitacional
Sendo m = massa (kg) , g = a aceleração da gravidade (10m/s²) e h = altura do objeto ao chão (m).

Energia Potencial Elástica (EPE)

É a energia ligada à elasticidade. Pense assim: quando você estica uma mola, o que acontece? Ela ganha “potência” para entrar em movimento. Você esticou e ao soltar, a mola “sozinha” entra em movimento.
elastica
Sendo k = constante elástica do material, geralmente fornecido no enunciado das questões e x = deformação sofrida pelo material (o tanto que contraiu ou esticou).

 Enem 2011 – Caderno Amarelo – Questão 85
Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura:
1imagem
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
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.

RESOLUÇÃO E COMENTÁRIOS
Alternativa C
Para esta questão vamos relembrar quatro conceitos:
Energia Cinética: onde a manifestação pode ser observada através da velocidade v de um corpo de massa m através da relação:
2imagem
Energia Potencial gravitacional: onde a manifestação pode ser observada através da altura h de um corpo de massa m em relação a um referencial ao qual está submetido à ação da aceleração da gravidade:
3imagem
Energia Potencial elástica: onde a manifestação pode ser observada através da deformação x de uma mola de constante elástica k:
4imagem
Sistema Conservativo: é aquela onde, se todas as forças que nele atuam são conservativas, a soma das energias cinética e potencial é constante.
De acordo com estes conceitos, vamos analisar, da passagem de uma etapa para outra, quais energias
envolvidas foram transformadas:
Etapa I para Etapa II:
Durante a Etapa I, o garoto correndo possui energia cinética. Já na Etapa II ele irá tencionar a vara. Deste modo a energia cinética será transformada em energia potencial elástica.
Etapa II para Etapa III:
Na Etapa III, o garoto adquiriu altura em decorrência da deformação negativa da vara. Em outras palavras, a energia potencial elástica adquirida pela vara será devolvida ao garoto na forma de energia potencial gravitacional.
Etapa III para IV:
Na Etapa IV, o garoto, ao liberar a vara, caiu no colchão. Ou seja, a energia potencial gravitacional adquirida na etapa anterior se transforma novamente em energia cinética até que o garoto toque o colchão.
Logo, a única alternativa que descreve corretamente cada etapa com sua respectiva energia envolvida é a letra C.
Comentário: Uma questão bastante interessante onde relaciona os conceitos de energia cinética e potencial com a modalidade olímpica de salto com vara. É evidente que o aluno, para resolver esta questão, possua conhecimentos mínimos sobre o assunto. Porém, mais uma vez, a análise das alternativas e através da eliminação seria possível o aluno chegar à resposta correta.

Fonte : https://www.infoenem.com.br/energia-cinetica-potencial-e-mecanica-para-o-enem/

quarta-feira, 19 de abril de 2017

Calorimetria : Troca de calor entre corpos.

Lista de exercícios Calorimetria
Etapa I
01- (UFAL 92) O calor de combustão de uma substância é a quantidade de calor que ela fornece por unidade de massa que sofre combustão total. Sabendo-se que o calor de combustão do álcool é de 6 400 cal/g pode-se afirmar que a massa mínima de álcool a ser utilizada como combustível para fundir um bloco de gelo de 400 g a 0 oC é, em grama, de:
Dado:calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
a) 2
b) 4,0 x 102 
c) 1,6 x 10 
d) 6,4 x 10 
e) 5
2. (UFU-MG 89) São misturados 50 g de água a 20 oC com 20 g de gelo a 0 oC em um calorímetro de capacidade térmica desprezível. O calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g e o calor específico da água é de 1 cal/g oC. A temperatura final da mistura é, em oC, de:
a) 20
b) 8,5
c) 10
d) 12
e) 0
3. (EFO Alfenas- MG 86) A quantidade de calor necessária para transformar 50 g de água a 20 oC em vapor de água a 140 oC é:
Dados: calor específico da água = 1 cal/goC
calor latente de vaporização da água = 540 cal/g
calor específico do vapor de água = 0,5 cal/goC
a) 27 000 cal 
b) 32 000 cal 
c) 1 000 cal 
d) 4 000 cal 
e) 64 000 cal
04  (Mackenzie-SP) O carvão, ao queimar libera 6000 cal/g. Queimando 70 g desse carvão, 20% do calor liberado é usado para aquecer, em 15o C, 8 kg de um líquido. Não havendo mudança do estado de agregação, podemos afirmar que o calor específico desse líquido, em cal/goC, é de:
a) 0,8  
b) 0,7  
c) 0,6  
d) 0,4  
e) 0,2

05-(USJT-SP) Uma fonte térmica é utilizada, por imersão, para aquecer 200 g de água, durante um intervalo de tempo de 5 min, variando a temperatura da água em 30o C. Se o calor específico da água
é de 1 cal/goC e 1 cal = 4,18 J, a potência dessa fonte é de:
a) 125,4 W            b) 100 W               c) 95,2 W
d) 83,6 W              e) 75 W
06-(Unifor-CE) Um corpo de massa m a 270o C é colocado em um recipiente, onde existe idêntica massa de água a 50o C, obtendo-se uma temperatura de equilíbrio igual a 70o C. Admitindo que somente houve troca de calor entre o corpo e a água, o calor específico do corpo, em cal/goC, é igual a:
a) 0,010   b) 0,030 c) 0,054 d) 0,20 e) 0,10
07-(PUC-MG) Considere dois corpos A e B de mesma massa de substâncias diferentes. Cedendo a mesma  quantidade de calor para os dois corpos, a variação de temperatura será maior no corpo:
a) de menor densidade.
b) cuja temperatura inicial é maior. 
c) de menor temperatura inicial. 
d) de maior capacidade térmica.
e) de menor calor específico. 

08-(U. E. Londrina-PR) Num laboratório, para se obter água a 30 oC, mistura-se água de torneira a 15 oC com água quente a 60 °C. Para isso, coloca-se um recipiente de capacidade térmica 500 cal/°C com 5,0 litros de água quente sob uma torneira cuja vazão é 1,0 litro/min, durante certo intervalo de tempo. Esse intervalo de tempo, em minutos, é um valor próximo de:
(Dado: densidade da água = 1,0 g/cm3, calor específico da água = 1,0 cal/g °C.)
a) 5
b) 7
c) 9
d) 11
e) 13
09-(Cesgranrio-RJ) Numa casa de praia, deseja-­se aquecer 1,0 litro de água, num recipiente termicamente isolado, por meio de um aquecedor elétrico de 420 W. A água foi introduzida no recipiente a 10 °C. Sabendo-se que o calor específico da água é igual a 4,2 . 103 J/kg °C, o tempo necessário para a água começar a ferver será aproximadamente de:
a) 5 min
b) 10 min
c) 15 min
d) 42 min
e) 1 h
  10-.(Esan-SP) Uma bacia contém 18 litros de água à temperatura de 24 oC. Desprezando-se a capacidade térmica da bacia e as perdas para o ambiente, pode-se obter uma mistura á temperatura final de 36 oC. despejando-se na bacia certa quantidade de água a 72 oC. Essa quantidade de água deverá ser de:
a) 7,5 litros 
b) 6,0 litros
c) 4,5 litros
d) 3,0 litros
e) 1,5 litros

11-(Vest-Rio) Um confeiteiro. preparando um certo tipo de massa  precisa de água a 40 °C para obter melhor fermentação. Seu ajudante pegou água da torneira a 25 oC e colocou-a para aquecer num recipiente graduado de capacidade térmica desprezível. Quando percebeu, a água fervia e atingia o nível 8 do recipiente. Para obter a água na temperatura de que precisa, deve acrescentar, no recipiente, água da torneira até o seguinte nível:
a) 18
b) 25
c) 32
d) 40
e) 56

12-(UFMA 88) Temos 50 g de gelo a 0 oC. Que quantidade de calor devemos fornecer à massa de gelo para obter 50 g de água a 10 oC ?
Dados:
calor específico da água = 1 cal/goC
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
a) 40 000 cal 
b) 40 500 cal 
c) 4 000 cal 
d) 4 500 cal 
e) n.r.a

13-(Unifor-CE 89) Uma pedra de gelo, de 40 g de massa e à temperatura de-10 oC, é exposta ao sol. Admitindo que o gelo só absorve calor do sol a uma taxa media de 200 cal/min, podemos afirmar que o tempo para a pedra derreter completamente é, em minutos, de:
Dados:
calor específico do gelo = 0,5 cal/goC
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
a)  1
b) 5
c) 17
d) 16
e) 34

15-(F.M.ABC-SP) Dois corpos sólidos receberam a mesma quantidade de calor e sofreram o mesmo aumento de temperatura. Podemos concluir que os corpos têm mesmo(a):
a) massa.
b) densidade.
c) capacidade térmica.
d) calor específico.
e) coeficiente de dilatação.
                           
   Gabarito
1 - E
6 - E
11 - D
2 - E
7 - E
12 - D
3 - B
8 - D
13 – C
4 - B
9 - C

5 - D
10 - B
15 - C
  
Etapa II
EXERCÍCIO.
01. (FEI-SP) Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em contato e em equilíbrio térmico, e ambos isolados do meio ambiente, pode-se dizer que:
a) o corpo maior é o mais quente.
b) o corpo menor é o mais quente.
c) não há troca de calor entre os corpos.
d) o corpo maior cede calor para o corpo menor.
e) o corpo menor cede calor para o corpo maior
02. (UFMT) Dois corpos de ferro A e B estão, inicialmente, com as temperaturas TA = 120ºC e TB = 80ºC. As massas dos corpos são: MA = 1,0 kg e MB = 2,0 kg. Quando colocados em contato térmico, dentro de um recipiente isolado termicamente:
01. a energia flui sob a forma de calor do corpo B para o corpo A;
02. a temperatura dos dois corpos tenderá a se igualar;
04. a energia flui sob a forma de calor do corpo A para o corpo B;
08. como a massa de B é o dobro da massa do corpo A, a energia em forma de calor fluirá do corpo B para o corpo A;
16. para o equilíbrio térmico ser alcançado o corpo B cederá energia em forma de calor para o corpo A.
Dê como resposta, a soma das afirmativas corretas.
03. (Fei 99) Um sistema isolado termicamente do meio possui três corpos, um de ferro, um de alumínio e outro de cobre. Após um certo tempo verifica-se que as temperaturas do ferro e do alumínio aumentaram. Podemos concluir que:
a) o corpo de cobre também aumentou a sua temperatura
b) o corpo de cobre ganhou calor do corpo de alumínio e cedeu calor para o corpo de ferro
c) o corpo de cobre cedeu calor para o corpo de alumínio e recebeu calor do corpo de ferro
d) o corpo de cobre permanece com a mesma temperatura
e) o corpo de cobre diminuiu a sua temperatura
04. (PUCCAMP) Um termocópio é um aparelho que indica variações numa propriedade que é função da temperatura. Por exemplo, a resistência elétrica de um fio aumenta com o aumento da temperatura. Dois corpos, A e B, são colocados num recipiente de paredes adiabáticas, separados por outra parede isolante. Um termoscópio de resistência elétrica é colocado em contato com o corpo A. Após estabilização, a leitura do termoscópio é 40,0. Colocado, a seguir, em contato com o corpo B, o mostrador do termoscópio indica também 40,0. Retirando a parede divisória e colocando o termoscópio em contato com A e B, a sua indicação deverá ser:
a) 10,0
b) 20,0
c) 40,0
d) 80,0
e) 160
05. (FATEC-SP) Um frasco contém 20g de água a 0°C. Em seu interior é colocado um objeto de 50g de alumínio a 80°C. Os calores específicos da água e do alumínio são respectivamente 1,0cal/g°C e 0,10cal/g°C. Supondo não haver trocas de calor
com o frasco e com o meio ambiente, a temperatura de equilíbrio desta mistura será:
a) 60°C
b) 16°C
c) 40°C
d) 32°C
e) 10°C
06. Um corpo de massa 200 g a 50o C, feito de um material desconhecido, é mergulhado em 50 g de água a 90o C. O equilíbrio térmico se estabelece a 60o C. Sendo 1 cal/g. o C o calor específico da água, e admitindo só haver trocas de calor entre o corpo e a água, determine o calor específico do material desconhecido.
07. (Ufpr 2003) A uma caneca contendo 50ml de café, inicialmente a 70°C, adicionam-se 5g de um adoçante, inicialmente a 28°C. Considere o calor específico do café igual a 1cal/(g.°C), o do adoçante igual a 2cal/(g.°C) e a densidade do café igual a 1g/ml. Despreze as trocas de calor com a caneca e com o ambiente. Determine a temperatura final da mistura, expressando-a em graus Celsius.
08. Num calorímetro ideal misturam-se 200 g de gelo a - 40 °C com 100 g de água a uma temperatura θ.
Dados:
Calor específico do gelo = 0,50 cal/g°C
Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
Calor específico da água = 1,0 cal/g°C
Determine:
a) A temperatura θ, para que no equilíbrio térmico coexistam massas iguais de gelo e de água.
b) A temperatura da água, quando o gelo atinge 0 °C, considerando as condições do item a.
09. (U.F. Pelotas-PR) Num dia muito quente, Roberto pretende tomar um copo de água bem gelada. Para isso, coloca, num recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível, 1000 g de água a 15ºC e 200 g de gelo a -6ºC. Esperando pelo equilíbrio térmico, Roberto obterá: São dados:
• calor específico da água = 1 cal/gºC
• calor específico do gelo = 0,5 cal/gºC
• calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
a) 1020 g de água e 180 g de gelo, ambos a 0ºC;
b) 1180 g de água e 20 g de gelo, ambos a 0ºC;
c) 1100 g de água e 100 g de gelo, ambos a -1ºC;
d) 1200 g de água a 0ºC;
e) 1200 g de água a 1ºC.
10. (U. Salvador-BA) No interior de um calorímetro ideal, encontram-se 300 g de um líquido, L1, à temperatura de 80 ºC. Acrescentando-se ao calorímetro 100 g de outro líquido, L2, à temperatura de 15 ºC, o sistema atinge o equilíbrio térmico a 75 ºC.
Sabendo-se que o calor específico de L1 é igual a 1 cal/gºC e o de L2 é igual a x10–2 cal/gºC, determine o valor de x.
11. (Vunesp) Após assistir a uma aula sobre calorimetria, uma aluna concluiu que, para emagrecer sem fazer muito esforço, bastaria tomar água gelada, já que isso obrigaria seu corpo a ceder calor para a água até que esta atingisse a temperatura de 36,5°C. Depois, esta água seria eliminada levando consigo toda essa energia e sem fornecer nenhuma energia para o corpo, já que água “não tem caloria”. Considerando que ela beba, num dia, 8 copos de 250 mL de água, a uma temperatura de 6,5°C, a quantidade de calor total que o corpo cederá à água para elevar
a sua temperatura até 36,5°C equivale, aproximadamente, a energia fornecida por:
a) uma latinha de refrigerante light – 350 mL (2,5 kcal). b) uma caixinha de água de coco – 300 mL (60 kcal).
c) três biscoitos do tipo água e sal – 18g (75 kcal).
d) uma garrafa de bebida isotônica – 473 mL (113 kcal).
e) um hambúrguer, uma porção de batata frita e um refrigerante de 300 mL (530 kcal).

(Considere o calor específico da água = 1 cal/g°C e sua densidade = 1 g/mL

Fonte : https://alexfisica.files.wordpress.com/2010/10/lista-de-calorimetria.doc