Exercícios para o ENEM (204)

Um garoto de 40 kg está no topo de um escorregador com uma altura de 10 metros. Inicialmente, ele está parado, e ao descer, não há perda de energia por atrito ou resistência do ar. Considerando que toda a energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética, qual será a velocidade do garoto ao chegar ao ponto mais baixo do escorregador?

Considere as seguintes afirmações a respeito da energia mecânica:

I. A energia mecânica de um sistema é a soma da energia cinética e da energia potencial do sistema.
II. Em um sistema conservativo, sem a presença de forças dissipativas como o atrito, a energia mecânica total se mantém constante.
III. A energia cinética de um objeto depende exclusivamente da sua altura em relação ao solo.
IV. Quando um corpo em movimento atinge a altura máxima, toda a sua energia cinética é convertida em energia potencial gravitacional, assumindo não haver resistência do ar.

Quais afirmações são verdadeiras?

Um ciclista desce uma ladeira íngreme sem pedalar. No topo da ladeira, ele possui apenas energia potencial gravitacional, e à medida que desce, essa energia se converte em energia cinética, sem perda de energia para o atrito ou o ar. Considere as seguintes afirmações sobre a situação descrita:

I. No ponto mais baixo da ladeira, toda a energia potencial gravitacional foi convertida em energia cinética.
II. Durante a descida, a soma da energia cinética e da energia potencial gravitacional permanece constante.
III. A energia potencial gravitacional é máxima no ponto mais baixo da ladeira.
IV. A energia cinética do ciclista no meio da ladeira é menor do que no ponto mais baixo, mas maior do que no topo.

Quais afirmações são verdadeiras?

Um bloco de massa 2 kg está preso a uma mola horizontal com constante elástica k=100 N/m em uma superfície sem atrito. A mola está comprimida em 0,5 m em relação à sua posição de equilíbrio. Quando o bloco é solto, ele se move e a mola se distende até sua posição natural (de equilíbrio), sem que haja perda de energia.

Qual será a velocidade aproximadada bloco no momento em que a mola atinge a posição de equilíbrio, ou seja, quando a mola não está nem comprimida nem esticada?

(Enem 2018) Um projetista deseja construir um brinquedo que lance um pequeno cubo ao longo de um trilho horizontal, e o dispositivo precisa oferecer a opção de mudar a velocidade de lançamento. Para isso, ele utiliza uma mola e um trilho onde o atrito pode ser desprezado, conforme a figura.Para que a velocidade de lançamento do cubo seja aumentada quatro vezes, o projetista deve

(Enem 2020) Usando pressões extremamente altas, equivalentes às encontradas nas profundezas da Terra ou em um planeta gigante, cientistas criaram um novo cristal capaz de armazenar quantidades enormes de energia. Utilizando-se um aparato chamado bigorna de diamante, um cristal de difluoreto de xenônio (XeF2) foi pressionado, gerando um novo cristal com estrutura supercompacta e enorme quantidade de energia acumulada.
Inovação Tecnológica. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 07 jul. 2010 (adaptado).
Embora as condições citadas sejam diferentes do cotidiano, o processo de acumulação de energia descrito é análogo ao da energia

O valor exato de energia necessária para causar um trauma fatal ao crânio pode variar consideravelmente. No entanto, em estudos de biomecânica, é comum ver menções de valores na faixa de 75 a 100 joules como a quantidade de energia que pode causar lesões graves, dependendo das condições do impacto. Considerando um objeto de 1 kg em queda livre:

Qual a altura mínima seria necessária para o objeto causar um ferimento grave e a velocidade do objeto no momento do impacto?

Um bloco de massa m=3 kg está em repouso em uma superfície horizontal. Ele é conectado a uma mola ideal com constante elástica k=100 N/m. Quando uma força externa é aplicada ao bloco, a mola é comprimida em x=0,3 m. Em seguida, a força é removida e a mola retorna ao seu estado de equilíbrio, empurrando o bloco para frente.

Com base nas informações acima, responda às afirmações a seguir:

I. A energia potencial elástica armazenada na mola quando comprimida é maior do que a energia cinética do bloco quando a mola retorna ao seu estado de equilíbrio.

II. A energia total do sistema permanece constante, pois a energia potencial elástica é convertida em energia cinética.

III. O valor da velocidade do bloco ao atingir o estado de equilíbrio da mola é independente da massa do bloco.

O efeito Joule é uma forma de dissipação de energia elétrica em forma de calor. Ele é amplamente utilizado em dispositivos de aquecimento, mas também pode representar perdas indesejadas em circuitos elétricos. Considere as seguintes afirmativas sobre o efeito Joule:

I. O efeito Joule ocorre devido à resistência que um material oferece à passagem da corrente elétrica.

II. Quanto maior for a resistência de um condutor, menor será o calor gerado pelo efeito Joule para uma mesma corrente elétrica.

III. O efeito Joule é diretamente proporcional ao quadrado da corrente elétrica que percorre o condutor.

IV. O efeito Joule é uma consequência direta da transformação de energia potencial elétrica em energia térmica.

Assinale a sequência correta de verdadeiro (V) ou falso (F):

Um aquecedor elétrico de resistência R=10 Ω está ligado a uma tomada que fornece uma tensão de V=220 V. Sabendo que o aquecedor é utilizado por um período de t=30 minutos, calcule a quantidade de calor Q gerada pelo efeito Joule nesse período.

Considere que toda a energia dissipada é transformada em calor.