Energia Mecânica

Estudos apontam que o meteorito que atingiu o céu da Rússia em fevereiro de 2013 liberou uma energia equivalente a 500 quilotoneladas de TNT (trinitrotolueno), cerca de 30 vezes mais forte que a bomba atômica lançada pelos Estados Unidos em Hiroshima, no Japão, em 1945. Os cálculos estimam que o meteorito estava a 19 quilômetros por segundo no momento em que atingiu a atmosfera e que seu brilho era 30 vezes mais intenso do que o brilho do Sol. A energia liberada pelo meteorito ao entrar na atmosfera terrestre é proveniente, principalmente,

• da queima de combustíveis contidos no meteorito.

• de reações nucleares semelhantes às que ocorrem no Sol.

• da energia cinética associada à grande velocidade do meteorito.

• de reações semelhantes às que ocorrem em explosões nucleares.

• da queima da grande quantidade de trinitrotolueno presente no meteorito.

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

• manter a mesma mola e aumentar duas vezes a sua deformação.

• manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua deformação.

• manter a mesma mola e aumentar dezesseis vezes a sua deformação.

• trocar a mola por outra de constante elástica duas vezes maior e manter a deformação.

• trocar a mola por outra de constante elástica quatro vezes maior e manter a deformação.

Bolas de borracha, ao caírem no chão, quicam várias vezes antes que parte da sua energia mecânica seja dissipada. Ao projetar uma bola de futsal, essa dissipação deve ser observada para que a variação na altura máxima atingida após um número de quiques seja adequada às práticas do jogo. Nessa modalidade é importante que ocorra grande variação para um ou dois quiques. Uma bola de massa igual a 4,0 kg é solta verticalmente de uma altura inicial de 1,0m e perde, a cada choque com o solo, 80% de sua energia mecânica. Considere desprezível a resistência do ar e adote g=10m/s² O valor da energia mecânica final, em joule, após a bola quicar duas vezes no solo, será igual a

• 0,16

• 0,80

• 1,60

• 2,56

• 3,20

Os carrinhos de brinquedo podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial. O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito também é verificado em

• um dínamo.

• um freio de automóvel.

• um motor a combustão.

• uma usina hidroelétrica.

• uma atiradeira (estilingue).

Uma das modalidades presentes nas olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura: Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja conservada, é necessário que

• a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica representada na etapa IV.

• a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV.

• a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III.

• a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV.

• a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III.

As energias I e II, representadas no esquema acima, podem ser identificadas, respectivamente, como

• cinética e elétrica.

• térmica e cinética.

• térmica e elétrica.

• sonora e térmica.

• radiante e elétrica.

Na figura a seguir está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade.

Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina:

• hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina.

• hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água.

• termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento.

• eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água.

• nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água.