Questões de Energia Mecânica e sua Conservação (Física)

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Para verificar o princípio de conservação da energia, um estudante realiza um experimento no Laboratório de Física que consiste em soltar um conjunto de esferas de chumbo de massa M de uma mesma altura h por N vezes. A temperatura do conjunto é medida em cada um dos ensaios. Considerando-se g a aceleração gravitacional, ao final dos lançamentos, o estudante mede a temperatura do conjunto e conclui que:

  • A A energia mecânica do sistema se conservou, uma vez que a energia potencial gravitacional foi totalmente convertida em cinética, o que foi observado pela diminuição de temperatura do conjunto de esferas.
  • B A energia mecânica do sistema se conservou, uma vez que a energia potencial gravitacional foi totalmente convertida em cinética, o que foi observado pelo aumento de temperatura do conjunto de esferas.
  • C A energia mecânica do sistema não se conservou, uma vez que a energia potencial gravitacional não foi totalmente convertida em cinética e energia potencial elástica, o que foi observado pelo aumento de temperatura do conjunto de esferas.
  • D A energia mecânica do sistema não se conservou, uma vez que a energia potencial gravitacional não foi totalmente convertida em cinética, o que foi observado pelo aumento de temperatura do conjunto de esferas em relação ao valor inicial.
  • E A energia mecânica se manteve constante, mesmo com o aumento de temperatura do conjunto.

Em um experimento para estudo da conservação de energia, uma esfera é liberada do topo de uma rampa a partir de uma altura inicial até atingir a parte plana e horizontal da rampa. Nesse percurso ela passa inicialmente por um sensor fotoelétrico que inicia a contagem do intervalo de tempo até que ela passe pelo segundo sensor que encerra a mesma. Ambos os sensores se encontram na parte horizontal da rampa e medem o intervalo de tempo para percorrer uma distância de 30,0 cm. Sabendo-se que a esfera é considerada como uma partícula e que o intervalo de tempo obtido é de 0,160 s, determine qual deve ser a altura inicial aproximada, em unidades do Sistema Internacional, caso o sistema seja considerado conservativo. Considere g = 10,0 m/s².

  • A 0,352
  • B 17,6
  • C 0,176
  • D 35,2
  • E 0,586

Um estudante de Física deseja elevar um objeto utilizando um sistema composto por N polias ideais e um fio, também ideal. Após a suspensão ele deseja mantê-lo equilibrado utilizando um contrapeso na outra extremidade do fio, cuja massa é de 500 g. Considerando-se que uma das polias será fixa, utilizada apenas para redirecionar a força no fio de modo a levantar o objeto, qual será a massa máxima a ser sustentada por esse sistema se o estudante utilizar 5 polias? Considere g = 10,0 m/s².

  • A 8,00 kg
  • B 80,0 kg
  • C 16,0 kg
  • D 1,60 kg
  • E 1,00 kg

A figura a seguir mostra um cursor P que desliza sobre uma barra com velocidade constante de módulo igual a u = 0,5 m/s, em relação à barra. Simultaneamente ao movimento do cursor, a barra gira com velocidade angular constante de módulo igual a ω = 2 rad/s.


Imagem relacionada à questão do Questões Estratégicas


No instante em que a distância do cursor ao eixo de rotação é igual a r = 1 m, o módulo da aceleração do curso é igual a

  • A 4m/s2.
  • B 45 m/s2.   
  • C 4 m/s2.
  • D 2√5 m/s2.
  • E √5 m/s2.

A figura mostra um corpo rígido que é formado por uma haste uniforme, de comprimento L e massa 2m, e um aro (anel) uniforme, de raio R = L/4 e massa m, preso à haste.
Imagem relacionada à questão do Questões Estratégicas

O sistema pode girar livremente em torno de um eixo horizontal perpendicular à haste e passando na sua extremidade. Sabe-se que o corpo rígido é solto a partir do repouso com a haste na horizontal.

Dados:
• - Momento de inércia do anel em relação ao seu centro de massa: MR2
• Momento de inércia da haste em relação ao seu centro de massa: 1/12 MhL2

No instante em que o sistema gira de um ângulo θ, o módulo da aceleração centrípeta de uma partícula localizada no centro de massa da haste, m/s2, é igual a 

  • A 108/11gsen(θ).
  • B 55/108gsen(θ).
  • C 108/55gsen(θ).
  • D 54/55gsen(θ).
  • E 54/11gsen(θ).