Questão 2 Show
Se um corpo permanece deslocando-se em movimento uniforme, podemos afirmar que: a) há realização de trabalho sobre o corpo. b) sua energia cinética permanece constante. c) sua energia cinética aumenta de maneira uniforme. d) sua energia cinética aumenta de acordo com o quadrado de sua velocidade. e) sua energia cinética diminui de acordo com o quadrado de sua velocidade. Questão 3 Uma partícula de massa m se desloca com velocidade v. A partir de certo instante, essa partícula passa a se mover com o dobro dessa velocidade. Em relação à energia cinética dessa partícula, assinale a alternativa correta. a) A energia cinética da partícula é reduzida a um quarto de seu valor original. b) A energia cinética da partícula é reduzida oito vezes. c) A energia cinética da partícula torna-se quatro vezes maior que seu valor original. d) A energia cinética da partícula não se altera. e) A energia cinética da partícula aumenta em oito vezes. Respostas Resposta Questão 1 Letra D. Para resolvermos o exercício, precisamos converter a velocidade, que está em quilômetros por hora, para metros por segundo (para isso, bastar dividirmos pelo fator 3,6). Em seguida, basta utilizar a fórmula da energia cinética. Resposta Questão 2 Letra B. Se um corpo desenvolve um movimento uniforme, sua velocidade permanece constante, bem como sua energia cinética, uma vez que não há realização de trabalho sobre o corpo. Resposta Questão 3 Letra A. Para resolver esse exercício, é necessário lembrar que a energia cinética é uma grandeza proporcional ao quadrado da velocidade, portanto, reduzindo-se a velocidade à metade, a energia cinética será igual a um quarto de seu módulo original. Observe o cálculo: Resposta Questão 4 Letra C. Para responder ao exercício, vamos fazer uso da fórmula da energia cinética e substituir as informações fornecidas no enunciado; em seguida, para determinarmos a velocidade, vamos fatorar o número 40. Se quiser entender melhor como foi feito o cálculo para obtermos o resultado fatorado, acesse o nosso texto sobre fatoração (basta clicar no link da bio). A energia cinética é a energia associada ao movimento dos corpos. Do grego o termo "cinética" significa "movimento". Qualquer corpo em movimento é capaz de realizar trabalho, portanto, possui energia, que neste caso é chamada de cinética. A unidade da energia cinética, no sistema internacional, é medida em Joule (J), em homenagem ao cientista inglês James Prescott Joule (1818-1889). Fórmula da Energia CinéticaPara calcular a energia cinética dos corpos, utiliza-se a equação abaixo: Onde: Ec: energia cinética, também pode ser representada pela letra K (J) A partir disso, conclui-se que se duplicarmos a massa de um corpo, mantendo sua velocidade, a sua energia cinética também irá duplicar. Por outro lado, a velocidade está elevada ao quadrado, então se o seu valor duplicar e sua massa permanecer constante, a energia cinética será quadruplicada. ExemploQual a energia cinética de uma pessoa com 60 kg e que está numa velocidade de 10 m/s? Assim, no instante considerado, a energia cinética do corpo é igual a 3000 J. Leia também sobre Energia. Teorema da Energia CinéticaPara que um corpo sofra uma variação na sua velocidade, é necessário que um trabalho seja realizado sobre ele. Essa variação na velocidade do corpo faz com que sua energia cinética varie. O teorema da energia cinética indica que a variação da energia cinética é igual ao trabalho, ou seja: T = ∆Ec Onde, T:
trabalho (J) ExemploQual o trabalho que deverá ser realizado sobre um corpo de massa igual a 6 kg, para que sua velocidade passe de 4 m/s para 20 m/s? Solução O trabalho é igual a variação da energia cinética. Essa variação pode ser calculada diminuindo-se o valor da energia cinética final da energia cinética inicial: ∆Ec = Ecf - Eci Calculando os valores de Ecf e Eci, temos: Portanto, o trabalho necessário para mudar a velocidade do corpo, será igual a 1152 J. Leia também sobre Trabalho na Física. Energia cinética e Energia PotencialA soma da energia cinética, produzida pelo movimento, e da energia potencial, gerada pela interação dos corpos, correspondem à energia mecânica, ou seja, a energia produzida por um corpo através do trabalho e que pode ser transferida. A energia mecânica (Em) é expressa matematicamente como a soma da energia cinética (Ec) e energia potencial (Ep). Em = Ec + Ep As fórmulas para calcular a energia cinética e a energia potencial são: Energia Cinética:
Ec = mv2/2 Onde, m: massa (kg) Pela conversão de unidades, temos: Saiba mais sobre:
Exercícios Resolvidos sobre Energia CinéticaQuestão 1Se uma bola de massa 0,5 kg é arremessada e atinge uma velocidade de 7 m/s, qual a sua energia cinética durante o movimento? Ver Resposta Resposta correta: 12,25 J. A energia cinética é calculada através da seguinte fórmula: Substituindo os dados da questão na fórmula acima, encontramos a energia cinética, temos: Portanto, a energia cinética adquira pela bola é de 12,25 J. Questão 2(Fuvest - 2017) Helena, cuja massa é 50 kg, pratica o esporte radical bungee jumping. Em um treino, ela se solta da beirada de um viaduto, com velocidade inicial nula, presa a uma faixa elástica de comprimento natural L0 = 15 m e constante elástica k = 250 N/m. Quando a faixa está esticada 10 m além de seu comprimento natural, o módulo da velocidade de Helena é: (Note e adote: Aceleração da gravidade: 10 m/s2 . A faixa é perfeitamente elástica; sua massa e efeitos dissipativos devem ser ignorado ) a) 0
m/s Ver Resposta Alternativa correta: a) 0 m/s. Para calcular a velocidade de Helena quando a faixa está esticada 10 m, podemos utilizar o teorema da energia cinética. Como Helena está presa em uma faixa elástica, podemos calcular o trabalho da força elástica e ao se soltar do viaduto, teremos também o trabalho da força peso. Desta forma, o trabalho total produzido será igual a variação da energia cinética sofrida por Helena. Sendo o trabalho total igual a soma do trabalho da força peso com o trabalho da força elástica. Assim, vamos começar calculando o valor do trabalho da força peso. O comprimento natural da faixa é 15 m, entretanto, ela está esticada 10 m. Portanto, a distância percorrida por Helena foi de 25 m (15 + 10). Considerando que o trabalho da força peso na descida é positivo, temos: Agora, vamos calcular o trabalho da força elástica. Perceba que, neste caso, o trabalho será negativo (trabalho resistivo), pois a corda está esticada e a força elástica é contrária ao movimento. Note ainda que x representa a deformação da faixa. Neste caso, o seu valor é igual a 10 m, assim: Como Helena partiu do repouso, sua velocidade inicial era igual a zero. Portanto, sua energia cinética também era igual a zero. Substituindo os valores encontrados no teorema da energia cinética: Alternativa: a) 0 m/s Questão 3(Uerj - 2015) Um carro, em um trecho retilíneo da estrada na qual trafegava, colidiu frontalmente com um poste. O motorista informou um determinado valor para a velocidade de seu veículo no momento do acidente. O perito de uma seguradora apurou, no entanto, que a velocidade correspondia a exatamente o dobro do valor informado pelo motorista. a)) 1/2 Ver Resposta Alternativa correta: b) 1/4. A razão entre a energia cinética informada pelo motorista e a energia cinética encontrada pelo perito é dada por: Alternativa: b) 1/4 Questão 4(Enem - 2015) Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h. Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m2 , que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m2 e rendimento de 30%. Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de a) 1,0 s. Ver Resposta Alternativa correta: d) 33 s. No carro solar, a energia recebida do Sol é transformada em trabalho. Esse trabalho será igual a variação da energia cinética. Antes de substituir os valores no teorema da energia cinética, devemos transformar o valor a velocidade para o sistema internacional. 108 km/h : 3,6 = 30 m/s. O trabalho será igual a: No local, a insolação é igual a 1 000 W para cada m2 . Como a placa tem uma área de 9 m2, a potência do carro será igual a 9 000 W. Entretanto, o rendimento é de 30%, logo a potência útil será igual a 2 700 W. Lembrando que potência é igual a razão do trabalho pelo tempo, temos: Alternativa: d) 33 s Para mais questões com resolução comentada, veja também: Exercícios sobre Energia Cinética. Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011). O que ocorre com A energia cinética de um corpo quando A velocidade duplica?Além disso, a energia cinética depende da velocidade desse corpo ao quadrado, sendo assim, ao duplicarmos a velocidade de um corpo, sua energia cinética aumenta quatro vezes, ao triplicá-la, a energia cinética desse corpo fica nove vezes maior.
Quando A energia cinética de um veículo aumenta o que ocorre?Energia cinética está associada ao movimento do corpo (cine = movimento). Quando a força resultante (F) que atua sobre o carro de massa m é não nula, esta imprime uma aceleração a, fazendo com que haja variação da velocidade do corpo. Quanto maior a velocidade do carro, maior a energia cinética.
Quando A energia cinética diminui?O Trabalho da resultante das forças agentes em um corpo, em determinado deslocamento, mede a variação de energia cinética ocorrida nesse deslocamento. - Se a resultante realiza um trabalho motor (τ > 0), a energia cinética aumenta. - Se a resultante realiza um trabalho resistente (τ < 0), a energia cinética diminui.
Qual A energia cinética de um automóvel?A energia cinética do automóvel equivale a 160.000 Joules.
A energia cinética é a energia que está relacionada ao movimento dos corpos, uma vez que qualquer corpo em movimento é capaz de realizar trabalho, por meio da transformação ou transferência da energia mecânica.
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