Questões: trabalho e energia

O trabalho e a energia são conceitos fundamentais na física, amplamente utilizados para entender mudanças em sistemas físicos. No contexto de vestibulares e do ENEM, a aplicação prática desse conhecimento é frequentemente abordada em problemas do cotidiano. Aprender a resolver questões sobre trabalho e energia exige a compreensão das fórmulas, definições e a habilidade de aplicar conceitos em situações diversas.

O trabalho é definido como a força aplicada em um objeto multiplicada pela distância percorrida na direção da força. Já a energia, que pode ser potencial ou cinética, refere-se à capacidade de realizar trabalho. Nos processos seletivos, questões que envolvem essas definições não são apenas teóricas, mas também práticas e voltadas para a análise de cenários.

Dominar o tema trabalho e energia é essencial, pois as questões podem variar desde cálculos simples até a análise de gráficos e situações mais complexas. Vamos às questões.

[quiz] 01) Um carro de 600 kg acelera a partir do repouso até atingir a velocidade de 30 m/s em 10 segundos. Assinale a alternativa que indica a energia cinética adquirida ao final do período de aceleração.

a) 1.200 J. b) 270.000 J. c) 900.000 J. d) 540.000 J. e) 108.000 J. [/quiz] Para calcular a energia cinética (E) use a fórmula E = (1/2)mv². Aqui m = 600 kg e v = 30 m/s. Portanto: E = (1/2) * 600 * (30)² = 270.000 J.

[quiz] 02) Um bloco de madeira com massa de 10 kg desliza por uma rampa de 5 metros de altura sem atrito. Qual é a energia potencial gravitacional do bloco no topo da rampa? Assinale a alternativa que você considera correta.

a) 490 J. b) 390 J. c) 570 J. d) 630 J. e) 540 J. [/quiz] A energia potencial gravitacional (U) é dada por U = mgh. No caso, m = 10 kg, g = 9,8 m/s² e h = 5 m. Portanto, U = 10 * 9,8 * 5 = 490 J.

[quiz] 03) Um trabalhador faz 800 J de trabalho ao levantar um objeto de 40 kg a uma altura de 2 metros. Determine a força que ele exerceu. Assinale a alternativa que acha correta.

a) 400 N. b) 400 N. c) 200 N. d) 300 N. e) 160 N. [/quiz] O trabalho pode ser expresso como W = F * h. Rearranjando, F pode ser calculado como F = W/h. Então, F = 800 J / 2 m = 400 N.

[quiz] 04) Um objeto de 2 kg é lançado verticalmente para cima com uma energia cinética inicial de 80 J. Assinale a alternativa que representa a altura máxima atingida pelo objeto, considerando a energia potencial gravitacional no cálculo.

a) 4 m. b) 6 m. c) 4,08 m. d) 5 m. e) 3 m. [/quiz] Em energia potencial gravitacional, temos U = mgh e, igualando a energia cinética, temos 80 J = 2 * 9,8 * h, de onde h = 80/(2*9,8) = 4,08 m.

[quiz] 05) Um elevador está subindo a uma velocidade constante de 5 m/s e possui uma massa total de 600 kg. O trabalho realizado no elevador ao subir 10 metros é descrito por qual valor? Assinale a alternativa correta.

a) 5880 J. b) 5000 J. c) 4320 J. d) 7800 J. e) 4700 J. [/quiz] O trabalho é dado por W = F * h. A força no elevador é o peso (F = mg). Portanto, W = 600 kg * 9,8 m/s² * 10 m = 5880 J.

[quiz] 06) Uma bola de 0,5 kg é jogada do chão e atinge uma altura máxima de 20 metros. Calcule a energia potencial gravitacional no ponto mais alto. Assinale a alternativa que considera a energia máxima.

a) 98 J. b) 70 J. c) 68 J. d) 40 J. e) 56 J. [/quiz] A energia potencial gravitacional (U) é dada por U = mgh. Aqui m = 0,5 kg, g = 9,8 m/s² e h = 20 m. Logo, U = 0,5 * 9,8 * 20 = 98 J.

[quiz] 07) Um atleta faz um salto em altura e sobe de 0,8 m a partir do solo, tendo uma massa de 70 kg. Qual é a energia potencial gravitacional que ele adquire no ponto mais alto? Assinale a alternativa que representa esse valor.

a) 549,6 J. b) 600 J. c) 400 J. d) 350 J. e) 200 J. [/quiz] A energia potencial gravitacional é calculada como U = mgh. Para m = 70 kg, g = 9,8 m/s² e h = 0,8 m, temos: U = 70 * 9,8 * 0,8 = 549,6 J.

[quiz] 08) Um ciclista realiza um trabalho de 300 J para manter a sua bicicleta em movimento constante por uma ladeira de 5 metros. Qual foi a força média empenhada por ele? Assinale a alternativa que você considera válida.

a) 60 N. b) 100 N. c) 10 N. d) 70 N. e) 50 N. [/quiz] O cálculo da força média é dado pela relação F = W/d. Portanto, F = 300 J / 5 m = 60 N.

[quiz] 09) Um objeto de 25 kg cai livremente de uma altura de 10 metros. Assinale a alternativa que mostra a energia cinética do corpo ao atingir o solo, considerando a energia potencial inicial.

a) 2450 J. b) 150 J. c) 1000 J. d) 500 J. e) 3500 J. [/quiz] A energia cinética (E) ao atingir o solo é igual à energia potencial inicial (U) que pode ser calculada como U = mgh. Daí, U = 25 * 9,8 * 10 = 2450 J.

[quiz] 10) Um corpo de 15 kg é puxado por uma força constante de 120 N ao longo de 8 metros. Calcule o trabalho realizado pela força. Assinale a alternativa que você considera correta.

a) 960 J. b) 500 J. c) 840 J. d) 800 J. e) 750 J. [/quiz] O trabalho (W) realizado é calculado pela fórmula W = F * d. Portanto, W = 120 N * 8 m = 960 J.