5 exercícios resolvidos de Transformação de energia

Cálculo do trabalho realizado pelo corpo de um corredor para obter velocidade

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Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de .
Disponível em: http://esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado).
Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:
A) .
B) .
C) .
D) .
E) .

Verificação da forma como o ar atmosférico pode armazenar o excedente de energia gerada num sistema elétrico

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O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até Presente na proporção de dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.
MACHADO, R. Disponível em: www.correiobraziliense.com.br. Acesso em: 9 set. 2013 (adaptado).
No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela:
A) expansão do nitrogênio durante a ebulição.
B) absorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição.
C) realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
D) retirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento.
E) liberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação.

Verificação do tempo mínimo para abastecer um carro com energia solar

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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 na Figura do Enunciado 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 .
Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de , que o carro solar possua massa de 200kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de e rendimento de .
Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de é um valor mais próximo de:
A) 1,0s.
B) 4,0s.
C) 10s.
D) 33s.
E) 300s.

Verificação da velocidade de uma esfera que cai de um plano sem atrito

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Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a Figura do Enunciado. Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada.

Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera:
A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo.
B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la.
C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la.
D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento.
E) aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.

Verificação da forma como é perdida a energia em um motor

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Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma
quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia
armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a
combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o
motor funciona, parte da energia convertida ou transformada
na combustão não pode ser utilizada para a realização de
trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia
em outra forma.
CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
De acordo com o texto, as transformações de energia que
ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes
de a:
A) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
B) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
C) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
D) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
E) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.