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Susana Gouveia 1 | P g i n a

Agrupamento de Escolasde Vale de Ovil

Ano letivo 2015/2016DEPARTAMENTO DE

CINCIASEXPERIMENTAIS

FICHA DE TRABALHO N41.Energia e movimentos

Qumica 10 ano

Aluno: _________________________________________N ________ Turma: _______ Data: ____ / ____ / ____

LEI DO TRABALHO-ENERGIA OU TEOREMA DA ENERGIA CINTICA:

=

Energia cintica:

=

TEOREMA DA ENERGIA POTENCIAL:

=

Energia potencial

=

LEI DA CONSERVAO DA ENERGIA MECNICA

Num sistema conservativo:

=

Num sistema no conservativo:

=

Energia mecnica:

= +

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Susana Gouveia 2 | P g i n a

EEXXEERRCCCCIIOOSS::

1.Um camio carregado e um pequeno automvel movem-se com a mesma energia cintica. Qual das seguintes afirmaesconstitui uma afirmao verdadeira?

A.

O camio e o automvel movem-se com velocidades iguais.

B.

Para parar, necessrio retirar uma maior quantidade de energia ao camio.

C.

Se, durante a travagem, se aplicarem foras da mesma intensidade, os dois veculos percorrem distncias iguais at

parar.

D. O automvel percorrer uma distncia maior durante a travagem, pois um veculo mais leve.

2. Uma fora varivel atua num corpo num percurso de 20,0 m.No grfico da figura esto representados os valores da energia cintica ao longo desse

percurso.

Calcula, durante o percurso,

a) o trabalho potente realizado sobre o corpo.b)

o trabalho resistente.

c)

a variao da energia cintica do corpo.

3.Um veculo de massa 1,0 x 103kg, desloca-se numa estrada horizontal com uma velocidade de 20 m s

-1.

Num dado instante, passa a atuar uma fora constante, , de intensidade 1,0 x 104N, no sentido do movimento, num percursoretilneo de 1,0 x 10

2m.

3.1.Calcula o trabalho realizado nesse percurso,a)

pela fora .b)

pelo peso do corpo.

c) pela reao normal da estrada.

3.2.Qual a variao da energia cintica do veculo durante esse percurso?3.3.Calcula a velocidade do veculo aps ter percorrido 1,0 x 10

2m.

4.Um avio a jato com a massa de 20,0 x 103kg percorreu 1000 m de pista at conseguir descolar. Durante este percurso a

resultante eficaz das foras que estiveram aplicadas no avio teve a intensidade mdia igual a 17,6 x 103N.

Determina o valor da velocidade adquirida pelo avio imediatamente aps a descolagem.

5. Um carrinho com 1,50 kg, encontra-se em repouso naposio x0=0. Aps a aplicao no carrinho de uma fora

constante, , este deslocou-se, tendo atingido a velocidadede 1,60 m/s, no instante em que passou pela posio

x=0,80m.

Determina o valor da fora aplicada no carrinho.

6.Um automvel, de massa 9,5 x 102kg desloca-se numa estrada retilnea e horizontal a uma velocidade de 50 km/h.

Num dado instante, o condutor acelera e a intensidade da fora mdia, , que passa a atuar sobre o automvel, durante umadistncia de 2,0 x 10

2m, de 1,5 x 10

3N.

a)

Calcula o trabalho realizado pela fora durante o percurso em que o condutor acelerou o automvel.b) Determina a variao da energia cintica do automvel durante o percurso referido, desprezando o atrito e a fora de

resistncia do ar.

c)

Qual o valor da velocidade do automvel, em quilmetros por hora, aps ter percorrido a distncia de 2,0 x 102m?

7.Um bloco de massa 2,0 kg abandonado no topo de uma rampa que define com a horizontal um ngulo de 37 . O blocoatinge a base da rampa com uma velocidade de 8,0 m/s.

Considerando desprezveis o atrito e a resistncia do ar durante a descida, determina:

a)

a variao da energia cintica do bloco.

b)

a intensidade da resultante das foras que atuam sobre o bloco.

c)

o comprimento da rampa.

8. Um saco de massa 80 kg cai de um balo que se encontra parado no ar altura de 200 m, chegando ao solo com umavelocidade de 32 m/s. O efeito da resistncia do ar no desprezvel.

8.1.Qual , durante a queda, a variao da energia cintica do saco?8.2.Qual o trabalho realizado pelo peso do saco durante a descida?

Considera a energia potencial gravtica nula ao nvel do solo.

8.3.Calcula o valor do trabalho realizado, durante a queda, pela resistncia do ar.

9.Dois automveis, A e B, possuem igual energia cintica, mas a massa do automvel A igual a da massa do automvel B.Qual a relao entre os valores das velocidades com que os automveis A e B se deslocam?

10.O corpo A tem massa dupla de outro corpo B, que, por sua vez, se move com uma velocidade dupla de A. Que relao existeentre os valores das energias cinticas dos dois corpos?

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Susana Gouveia 3 | P g i n a

11.Mostra que, quando um corpo parte do repouso sujeito a uma fora constante, a relao entre os valores das velocidadesem cada instante e dos correspondentes deslocamentos :

=

12.Na figura ao lado apresenta-se um grfico que mostra como varia a energia cintica de umcorpo em funo do seu deslocamento.

12.1. Seleciona a opo que contm os termos que devem substituir as letras ( a) e (b),respetivamente.

A resultante das foras que atuam sobre o corpo durante os primeiros 30 m __(a)__e de intensidade __(b)__ .

A. potente 2,5 NB.

potente 2,5 J

C. resistente 2,5 ND.

resistente 2,5 J

12.2.Das seguintes afirmaes, indica as verdadeiras e as falsas:A. O trabalho realizado pela resultante das foras que atuam sobre o corpo, durante os

primeiros 30 m, de 75 J.

B.

Durante o percurso de 30 m a 40 m, a fora resultante que atua sobre o corpo nula.

C.

O trabalho realizado pela resultante das foras que atuam sobre o corpo, durante o deslocamento de 40 m a 50 m

motor e igual a 25 J.

D.

A variao da energia cintica do corpo no deslocamento total de 50 m de 50 J.

E. A fora resultante mdia que atua sobre o corpo, durante o percurso de 50 m, resistente e de intensidade 10 N.

13.Um bloco de massa 120 kg arrastado sobre uma rampa, desde a posioA at posio B, percorrendo 20,0 m. Determina a variao da energia

potencial experimentada pelo bloco aps esse deslocamento sobre a rampa.

14.Seleciona a opo que completa corretamente a frase seguinte:A energia potencial gravtica de um corpo experimenta a variao de -8 J, pelo que se pode afirmar que o trabalho

realizado pelo peso do corpo vale

A.

- 8 J e o corpo afastou-se da superfcie da Terra.

B.

8 J e o corpo afastou-se da superfcie da Terra.

C.

- 8 J e o corpo aproximou-se da superfcie da Terra.D. 8 J e o corpo aproximou-se da superfcie da Terra.

15.Dois automveis, A e B, tm massa igual, mas, enquanto o automvel B se desloca a 60 km h-1

, o outro viaja a 80 km h-1

.

Supondo que, repentinamente, surge um obstculo bloqueando a estrada e que as intensidades das foras de travagem so

iguais para os dois automveis, qual ser a relao entre as distncias de travagem de A e de B?

16. Qual dos grficos representa a energia potencial gravtica (em ordenadas) de um corpo que se movimenta num planohorizontal em funo da sua posio em relao ao ponto de partida? Justifica.

17.Um corpo de massa m, elevado a uma altura h, na Terra e na Lua, sofrer o mesmo aumento de energia potencial gravtica?Justifica.

18.Que relao deve existir entre as alturas a que esto colocados dois corpos de massa m e 2mpara que ambos tenham amesma energia potencial gravtica?

19.Um guindaste elevou, com velocidade constante, um caixote com a massa de 600 kg para uma posio que se encontra 5,0m acima da posio inicial. A operao demorou 10,0 s.

19.1.Determina a potncia til do guindaste ao realizar tal operao.19.2.Caso o guindaste tenha funcionado com um rendimento de 40%, qual poderia ser o valor mnimo da potncia do motor?

20.Um atleta de massa 75 kg trepa por uma corda com a velocidade constante igual a 60 cm/s. A subida demorou 10,0 s.

Determina o valor da potncia mdia do atleta.21.Um berlinde com massa de 25 g lanado verticalmente para cima. Supondo que a velocidade do berlinde, quando atinge aposio situada a 2,0 m acima do ponto de lanamento, vale 3,8 m/s, determina, considerando desprezvel a resistncia do ar,

a) o valor da velocidade do berlinde no instante em que foi lanado.b)

a altura mxima atingida pelo berlinde.

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Susana Gouveia 4 | P g i n a

22.Uma grua eleva, com velocidade constante, um contentor de massa mat uma altura de 4,0 m.O grfico ao lado representa a variao da energia potencial gravtica do contentor em

funo da sua altura em relao ao nvel de referncia, o solo.

22.1.Indica, justificando, se verdadeira ou falsa a seguinte afirmao:A massa do contentor de 500 kg.

22.2.Determina, para o deslocamento total, o trabalho realizado:a) pelo peso do contentor.b)

pela resultante das foras que atuam sobre o contentor.

c)

pela fora de tenso exercida pelo cabo da grua sobre o contentor.

23. Uma esfera de massa m, abandonada, a partir do repouso, de uma altura h, emrelao ao solo, ficando sujeita apenas ao da gravidade.

Das seguintes afirmaes, indica as verdadeiras e as falsas:

A.

O trabalho realizado pelo peso da esfera at atingir o solo igual a m g h.

B. A esfera atinge o solo com uma velocidade de valor igual a 2 C.

O trabalho realizado pela resultante das foras que atuam sobre a esfera, durante a queda, nulo.

D.

O valor da velocidade da esfera no instante em que passa pela posio que se encontra altura h do solo igual a

metade do que apresenta a atingir o solo.

E.

Durante a queda da esfera, h conservao da energia mecnica.

24.Uma bola com a massa de 460 g foi largada no incio de uma rampa, em A, edeslocou-se at B.

Considerando os atritos desprezveis, determina:24.1.A variao da energia potencial gravtica experimentada pela bola nesseintervalo de tempo.

24.2.O valor da velocidade da bola no instante em que atinge o ponto B.

25.A figura representa dois planos inclinados em corte.Um corpo de massa 200 g largado no ponto A.

Considerando desprezveis os atritos, calcula o valor da velocidade do

corpo ao atingir:

a)

o ponto B.

b)

o ponto C.

26. Um pndulo constitudo por umfio de massa desprezvel, com 1,20

m de comprimento, e por uma esfera, com a massa de 600 g, foi deslocado da posio de

equilbrio at posio A e depois largado.

Determina:

26.1. a variao da energia potencial gravtica no intervalo de tempo correspondente aodeslocamento de A at B.

26.2.a velocidade da esfera ao passar por B.

27. Um berlinde de 30 g foi colocado na posio A, encostado ao interior dataa e depois largado. Determina:

27.1. a variao da energia potencial gravtica experimentada pelo berlindeentre os instantes em que se desloca de A at B.

27.2.a velocidade da esfera ao passar por B.27.3.a velocidade da esfera ao passar por C.

28.Num jogo de computador um corpo de massa 20,0 kg tem de percorrer otrajeto indicado na figura em baixo. O corpo parte do cimo do plano inclinado

(A), sem velocidade inicial, e durante a descida a variao da energia mecnica

de -30 J. Entre os pontos B e D, o trajeto constitudo por uma superfcie gelada.

28.1. Determina a variao da energia potencial gravtica sofrida pelo corpodurante a descida.

28.2. Indica o valor da energia dissipada por ao da fora de atrito durante opercurso do corpo no plano inclinado.

28.3.Calcula a intensidade da fora de atrito que atua no sistema mecnico emestudo.

28.4.Determina a velocidade com que o corpo atinge o ponto B.28.5. Indica a variao da energia mecnica do corpo no percurso entre B e C.28.6.Mostra que o corpo no atinge o ponto D.

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Susana Gouveia 5 | P g i n a

29.A Mara diverte-se numa montanha russa.Parte do ponto A, com velocidade nula e percorre o trajeto, sem atrito, representado na

figura.

Sabendo que as alturas hAe hcso, respetivamente, 20,0 m e 8,0 m, calcula:

a)

o valor da velocidade com que a Mara passa em B.

b) o valor da velocidade com que a Mara passa em C.

30. Um corpo de massa 1,0 kg, parte de A, a partir do repouso, desce umplano inclinado com uma inclinao como representado na figura.

Calcula o valor da velocidade quando o corpo atinge o ponto B,a)

na ausncia de foras no conservativas.

b)

quando existe aplicada sobre ele uma fora exterior de 10 N com o

mesmo sentido que o deslocamento.

c)

quando, nas mesmas condies que em a), existe uma fora de

atrito constante entre o corpo e o solo de valor 3 N de intensidade.

31. Um corpo de 4,0 kg passa pelo ponto A com um valor develocidade de 2,0 m/s e pelo ponto B com um valor de velocidade de

12,8 m/s.

Entre B e C o corpo atuado por uma fora de atrito de 10 N,

percorrendo 20 m at ressaltar numa calha C, que o faz saltar na

vertical. Considera desprezvel a resistncia do ar.

31.1.Indica, justificando, se existe atrito entre A e B.31.2.Calcula o trabalho da fora de atrito entre B e C.31.3. Calcula a altura a que sobe o corpo.

32.Um corpo de 200 g passa no ponto A com um valor de velocidadede 2,0 m/s, conforme se representa na figura.

Entre C e D, ponto em que o mvel inverte o sentido do seu

movimento, existe uma fora de atrito que realiza um trabalho de -1,4J.

Considerando desprezvel o atrito do ar e o atrito entre o corpo e o

plano entre A e C, determina,

a)

em que ponto mxima a velocidade do mvel e qual o seu

valor.

b) o trabalho da fora gravtica entre A e C.

c)

a altura do ponto D.

33.Um corpo de 2,0 kg, que passa pelo ponto A com uma velocidadede valor 6,0 m/s, sobe um plano inclinado, atuado por uma fora de

atrito de valor 1,0 N.

Entre B e C deixa de atuar a fora de atrito e passa a atuar uma fora de 10 N, que faz um ngulo de 37 com o deslocamento. A partir de C

o corpo sobe um segundo plano inclinado, sem atrito, at ao ponto de

altura mxima D. Determina:

a) a energia mecnica em B.b)

a energia cintica em C.

c)

a altura mxima que o corpo atinge sobre o segundo plano

inclinado.34.Um rapaz faz provas com o seu skatenuma rampa projetada para oefeito.

Parte da posio A do repouso e atinge sucessivamente as posies B e

C, acabando por saltar no ar.

A altura da posio C 2 m.

Considera desprezvel o atrito e a resistncia do ar.

a) Qual o mdulo da velocidade com que atinge B? E C?b)

Que distncia percorre sobre a rampa entre B e C?

c)

Qual a altura mxima acima do solo que consegue atingir no

seu salto no ar?

35. Uma pista de descida de neve, que tem 1500 m de comprimento, apresenta um desnvel de 500 m entre os pontos departida e de chegada. Um esquiador, com a massa de 80,0 kg, desceu esta pista, deixando-se deslizar o mais rapidamente

possvel, tendo atingido a velocidade de 144 km/h ao fim da descida.

Determina:

a)

a energia mecnica do sistema esquiador-Terra no incio da descida e no fim.

b) a energia dissipada pelo sistema referido, durante a descida.

h

h

A

B

C

A

B

C

D

hA=8,0m

HD

B

A

C

= 10,0

= 5,0

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Susana Gouveia 6 | P g i n a

36. A figura mostra o perfil de uma montanha russa. Um carro compassageiros est na posio A, a 27 m do solo e as posies B e C esto,

respetivamente, a 20 m e a 35 m de altura.

Considera desprezvel o atrito e a resistncia do ar.

a)

Se o carro partir de A sem velocidade inicial, qual ser o mdulo da

velocidade com que passar em B?

b) Nas condies anteriores, o carro poder atingir a posio C?Justifica. Em caso negativo, o que teria de acontecer para que o

carro chegasse posio C?

37.Um esquiador desliza ao longo de uma pista, cujoperfil se indica na figura ao lado. Considera que os

efeitos das foras dissipativas se podem desprezar. O

esquiador tem massa de 70 kg e passa na posio A da

pista com uma velocidade vA=20 m/s.

Determina:

a) a velocidade do esquiador na posio B.b)

a altura da posio C, sabendo que passa a

com uma velocidade de 25 m/s.

c)

a velocidade ao atingir a posio D.

d)

o trabalho realizado pelo peso do esquiador durante o percurso de A at D.

e) em que troos o trabalho realizado pelo peso positivo.

38.Um carrinho, com a massa de 2 kg, move-se numapista com o perfil indicado na figura ao lado.

O carrinho passa na posio A com uma velocidade de

5 m s-1

. Os efeitos das foras dissipativas so

desprezveis.

a)

Mostra que o carrinho atinge o ponto C.

b)

Qual a altura que dever ter o ponto B para

que o carrinho, ao chegar a B, volte para trs?

39.Um baloio afastado da sua posio de equilbrio, ficando a uma altura superior em 45 cm

anterior.a)

Qual o valor mximo da velocidade que o baloio adquire? Em que condies e em que

posio?

b) Mostra que o valor calculado na alnea anterior no depende da massa do baloio.

40.Um homem carrega mercadoria para uma camioneta, utilizando uma rampa com um declive de 50%.40.1.Que trabalho realiza o peso de um caixote de 50 kg quando ocarregador o empurra:

a) sobre uma rampa num percurso de 1,20 m de A para B?

b)

num percurso horizontal, sobre a caixa da camioneta, de B

para C?

40.2.Qual o trabalho que o homem ter de realizar sobre o caixotepara que este se mova com velocidade constante sobre a rampa?

41.Um bloco, de massa 1,0 kg, desliza sem atrito, ao longo de uma calha, fazendo,em seguida, um looping como mostra a figura ao lado. O raio do looping de

0,50m.

a)

Qual o valor da altura ha que se deve abandonar o bloco para que passe

no ponto B com uma velocidade de 4,0 m s-1

?

b) Qual o trabalho realizado pelo peso do bloco no percurso de A at B?

c)

Como justificas que, sendo positivo o trabalho realizado pelo peso no

percurso anterior, no haja aumento da energia mecnica do bloco?

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Susana Gouveia 7 | P g i n a

SSOOLLUUEESS::1.) B

2.a) 80 J

2.b) -50 J

2.c) 30 J

3.1.a) 1,0x106J

3.1.b) 0 J

3.1.c) 0 J

4.) 42 m/s

5.) 2,4 N

6.a) 3,0x105J

6.b) 3,0x105J

6.c) 103 km/h

7.a) 64 J

7.b) 12 N

7.c) 5,3 m

8.1.) 40960 J

8.2.) 160000 J

8.3.) -119040 J

9.) vA= 2vB

10.) Ec (B) = 2Ec (A)12.1.) C

12.2.) F V V F F

13.) 5806 J

14.) D

15.) dA= 1,8 dB16.) B

17.) No

18.) hA= 2hB19.1.) 3000 W

19.2.) 7500 W

20.) 450 W

21.a) 7,4 m/s21.b) 2,7 m

22.1.) Vedadeira

22.2.a) -20000 J

22.2.b) 0 J

22.2.c) 20000 J

23.) F V F F

24.1.) -9,2 J

24.2.) 6,3 m/s

25.a) 7,7 m/s

25.b) 5,0 m/s

26.1) -2,88 J

26.2.) 3,1 m/s27.1.) -0,036 J

27.2.) 1,5 m/s

27.3.) 1,3 m/s

28.1.) -24000 J

28.2.) -30 J

28.3.) 1,25 N

28.4.) 15,4 m/s

28.5.) 0 J

29.a) 20 m/s

29.b) 15,5 m/s

30.a) 10 m/s

30.b) 17,3 m/s

31.1.) No h atrito

31.2.) -200 J

31.3.) 3,2 m/s

32.a) 12,8 m/s

32.b) 16 J

32.c) 7,5 m

33.a) 32 J

33.b) 60 J

33.c) 4 m

34.a) 12,8 m/s ; 10 m/

34.b) 3,3 m

34.c) 7 m

35.a) 400000 J ; 64000 J

35.b) -336000 J

36.a) 11,8 m/s

36.b) No

37.a) 26,5 m/s

37.b) 28,8 m/s

37.c) 34,6 m/s

37.d) 28000 J

38.a) vC= 9,2 m/s

38.b) 5,25 m

39.a) 3 m/s

40.1.a) -300 J40.1.b) 0 J

40.2.) 300 J

41.a) 1,8 m

41.b) 8 J