Unesp · Física

Questões de Energia, trabalho e potência da Unesp

9 questões oficiais da Unesp sobre Energia, trabalho e potência, de 2016 a 2026, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 2 fáceis, 6 médias, 1 difícil.

Treine Energia, trabalho e potência com 9 questões da Unesp

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6 questões de Energia, trabalho e potência resolvidas

Questão 1 · Unesp 2023 · Questão 79média

O gráfico representa a frequência média de oscilação (f) das pernas de um animal em função do comprimento de suas pernas (L), quando ele caminha de forma natural. Esse mesmo gráfico pode ser utilizado para uma pessoa caminhando nas mesmas condições.

(https://wp.ufpel.edu.br)

Considere uma pessoa adulta de 80 kg, cujas pernas medem 1 m, caminhando em um parque sobre uma superfície plana e horizontal, com velocidade escalar constante. Se, em determinado trecho dessa caminhada, para cada passo dado essa pessoa deslocar-se 90 cm, sua energia cinética será de

A
40,0 J.
B
32,4 J.
C
64,8 J.
D
36,0 J.
E
16,2 J.

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Gabarito: B

1. Frequência dos passos: a perna mede 1 m = 100 cm. No gráfico, para L = 100 cm, f ≈ 1 passo/s.

2. Velocidade: cada passo desloca 0,9 m.
v = 0,9 m × 1 passo/s = 0,9 m/s

3. Energia cinética:
E_c = m·v²/2 = 80 × 0,81 / 2 = 32,4 J

Resposta: B

Por que as outras atraem: A (40 J) usa v = 1 m/s, esquecendo o tamanho do passo; C (64,8 J) esquece o fator 1/2; D (36 J) não eleva a velocidade ao quadrado.

Dica: velocidade de caminhada = comprimento do passo × frequência dos passos (v = λ·f, como numa onda).

Questão 2 · Unesp 2022 · Questão 78média

Uma pequena esfera é abandonada do repouso no ponto 1 e, após deslizar sem rolar pela pista mostrada em corte na figura, perde contato com ela no ponto 2, passando a se mover em trajetória parabólica, até atingir o solo horizontal.

Na figura, o ponto 1 está a 1,8 m do solo, e o ponto 3, a 1,6 m.

Adotando g = 10 m/s², desprezando o atrito e a resistência do ar, quando a esfera passar pelo ponto 3, ponto mais alto de sua trajetória fora da pista, a componente horizontal da velocidade vetorial da esfera terá módulo igual a

A
1,0 m/s.
B
1,8 m/s.
C
2,0 m/s.
D
1,5 m/s.
E
2,5 m/s.

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Gabarito: C

1. Conservação da energia (sem atrito): a esfera parte do repouso a 1,8 m do solo e, no ponto 3, está a 1,6 m. A energia potencial perdida vira cinética:
m × g × (1,8 − 1,6) = m × v₃² ÷ 2
v₃² = 2 × 10 × 0,2 = 4, então v₃ = 2,0 m/s.

2. No ponto mais alto da parábola, a componente vertical da velocidade é zero. Toda a velocidade é horizontal: 2,0 m/s.

(Fora da pista, a componente horizontal é constante. Por isso ela já valia 2,0 m/s desde o ponto 2.)

Resposta: C.

Por que as outras atraem: usar a altura total (1,8 m) dá 6 m/s, que não está nas alternativas; quem acha que no ponto 3 ainda há velocidade vertical tenta decompor e chega a outros valores.

Dica: no topo de um lançamento oblíquo, a velocidade é só horizontal; combine isso com a conservação da energia.

Questão 3 · Unesp 2021 · Questão 79fácil

Para analisar a queda dos corpos, um estudante abandona, simultaneamente, duas esferas maciças, uma de madeira e outra de aço, de uma mesma altura em relação ao solo horizontal. Se a massa da esfera de aço fosse maior do que a massa da esfera de madeira e não houvesse resistência do ar, nesse experimento

A
a esfera de madeira chegaria ao solo com menor velocidade do que a de aço.
B
as duas esferas chegariam ao solo com a mesma energia mecânica.
C
a esfera de madeira cairia com aceleração escalar menor do que a de aço.
D
a esfera de aço chegaria ao solo com mais energia cinética do que a de madeira.
E
a esfera de aço chegaria primeiro ao solo.

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Gabarito: D

Sem resistência do ar, as duas esferas caem em queda livre: a aceleração é g para ambas, independentemente da massa. Saindo da mesma altura ao mesmo tempo, chegam juntas e com a mesma velocidade, v = √(2gh).

Mas a energia depende da massa:

E_c = m · v² ÷ 2

Com a mesma velocidade, a esfera de aço, de massa maior, chega com mais energia cinética (e também tinha mais energia mecânica desde o início, pois E_p = m · g · h).

Resposta: D.

Por que as outras atraem: A, C e E repetem a ideia aristotélica de que o corpo mais pesado cai mais depressa; B esquece que a energia mecânica é proporcional à massa.

Dica: na queda livre, a massa some das equações de movimento (aceleração, tempo, velocidade), mas não das de energia.

Questão 4 · Unesp 2021 · Questão 82fácil

Procurando economizar energia, Sr. Artur substituiu seu televisor de LCD de 100 W por um de LED de 60 W, pelo qual pagou R$ 1.200,00. Considere que o Sr. Artur utilizará seu novo televisor, em média, durante cinco horas por dia e que 1 kWh de energia elétrica custe R$ 0,50. O valor pago pelo novo televisor corresponderá à energia elétrica economizada devido à troca dos televisores em, aproximadamente,

A
450 meses.
B
400 meses.
C
600 meses.
D
550 meses.
E
500 meses.

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Gabarito: B

1. Potência economizada: 100 W – 60 W = 40 W = 0,04 kW.

2. Energia economizada por dia: 0,04 kW × 5 h = 0,2 kWh.

3. Economia por dia: 0,2 kWh × R$ 0,50 = R$ 0,10.

4. Tempo para pagar o televisor: R$ 1.200,00 ÷ R$ 0,10 por dia = 12 000 dias.

5. Em meses (30 dias): 12 000 ÷ 30 = 400 meses (mais de 33 anos).

Resposta: B (400 meses).

Por que as outras atraem: quem usa a potência do aparelho novo (60 W) em vez da diferença chega a cerca de 267 meses, que nem está entre as alternativas; os outros valores vêm de arredondamentos errados ou de meses com outro número de dias.

Dica: energia (kWh) = potência (kW) × tempo (h). A economia está na diferença de potência.

Questão 5 · Unesp 2018 · Questão 77média

Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica presa a um aro lateral por 32 molas idênticas, como mostra a figura. Quando uma pessoa salta sobre esta minicama, transfere para ela uma quantidade de energia que é absorvida pela superfície elástica e pelas molas.

Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas, uma pessoa transfira para ela uma quantidade de energia igual a 160 J, que 45% dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e que cada uma delas se distenda 3,0 mm. Nessa situação, a constante elástica de cada mola, em N/m, vale

A
5,0 × 10⁵.
B
1,6 × 10¹.
C
3,2 × 10³.
D
5,0 × 10³.
E
3,2 × 10⁰.

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Gabarito: A

Energia para as molas: 45% de 160 J = 0,45 × 160 = 72 J

Por mola: 72 ÷ 32 = 2,25 J

Energia elástica: E = k·x²/2, com x = 3,0 mm = 3,0 × 10^–3 m
2,25 = k × (3,0 × 10^–3)² ÷ 2
2,25 = k × 9,0 × 10^–6 ÷ 2
k = 4,5 ÷ (9,0 × 10^–6) = 5,0 × 10⁵ N/m

Resposta: A

Por que as outras atraem: D (5,0 × 10³) aparece para quem converte mal milímetros (usa 3 × 10^–2 m).

Dica: converta tudo para o SI antes de usar k·x²/2; o x entra ao quadrado, então erros de unidade se ampliam.

Questão 6 · Unesp 2016 · Questão 79difícil

Ótimos nadadores, os golfinhos conseguem saltar até 5 m acima do nível da água do mar. Considere que um golfinho de 100 kg, inicialmente em repouso no ponto A, situado 3 m abaixo da linha da água do mar, acione suas nadadeiras e atinja, no ponto B, determinada velocidade, quando inicia o seu movimento ascendente e seu centro de massa descreve a trajetória indicada na figura pela linha tracejada. Ao sair da água, seu centro de massa alcança o ponto C, a uma altura de 5 m acima da linha da água, com módulo da velocidade igual a 4√10 m/s, conforme a figura.

5 m

3 m

fora de escala

Considere que, no trajeto de B para C, o golfinho perdeu 20% da energia cinética que tinha ao chegar no ponto B, devido à resistência imposta pela água ao seu movimento. Desprezando a resistência do ar sobre o golfinho fora da água, a velocidade da água do mar e adotando g = 10 m/s², é correto afirmar que o módulo da quantidade de movimento adquirida pelo golfinho no ponto B, em kg · m/s, é igual a

A
1 800.
B
2 000.
C
1 600.
D
1 000.
E
800.

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Gabarito: B

Tome B como nível de referência. De B a C, o golfinho sobe 3 + 5 = 8 m.

1. Energia em C:
- potencial: mgh = 100 × 10 × 8 = 8 000 J;
- cinética: ½mv² = ½ × 100 × (4√10)² = 50 × 160 = 8 000 J.

Total: 16 000 J.

2. Perda de 20%: o golfinho chega em C com 80% da energia cinética que tinha em B:

0,8 × E_B = 16 000 → E_B = 20 000 J.

3. Velocidade em B: ½ × 100 × v² = 20 000 → v² = 400 → v = 20 m/s.

4. Quantidade de movimento: Q = m·v = 100 × 20 = 2 000 kg·m/s.

Resposta: B

Por que as outras atraem: quem usa só 5 m de subida, ou aplica os 20% sobre a energia em C (1,2 × 16 000), chega a outros valores, como 1 600 ou 1 800.

Dica: a perda é de 20% da energia de B; escreva 0,8·E_B = energia que sobra.