FUVEST 2007 — questão 12 de Física

Gabarito EEnergia — potência para elevar carga numa esteira1ª fase · Caderno V
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 12 de Física do FUVEST 2007

Enunciado em texto

Observação: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de 10 m/s210\ \text{m/s}^2; para a massa específica (densidade) da água, o valor de 1000 kg/m3=1 g/cm31000\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor de 1,0 cal/(g °C)1{,}0\ \text{cal/(g °C)}; para uma caloria, o valor de 4 joules.

Em um terminal de cargas, uma esteira rolante é utilizada para transportar caixas iguais, de massa M = 80 kg, com centros igualmente espaçados de 1 m. Quando a velocidade da esteira é 1,5 m/s, a potência dos motores para mantê-la em movimento é P0P_0. Em um trecho de seu percurso, é necessário planejar uma inclinação para que a esteira eleve a carga a uma altura de 5 m, como indicado. Para acrescentar essa rampa e manter a velocidade da esteira, os motores devem passar a fornecer uma potência adicional aproximada de

[Figura: em cima, esteira horizontal com caixas iguais, de centros separados por 1 m, movendo-se com V = 1,5 m/s para a direita. Embaixo, a esteira com um trecho em rampa que sobe a carga de um nível a outro, H = 5 m mais alto; uma seta indica g para baixo.]

a) 1200 W

b) 2600 W

c) 3000 W

d) 4000 W

e) 6000 W

(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2007, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.

Resolução comentada

O que a questão pede: quanta potência a mais os motores precisam para subir as caixas 5 m sem mudar a velocidade da esteira.

Passo 1 — de onde vem a potência extra. A velocidade não muda, então não há ganho de energia cinética. O que a rampa acrescenta é energia potencial: cada caixa que passa por ela sobe 5 m. A potência adicional é essa energia por segundo.

Passo 2 — energia por caixa:

E=MgH=80×10×5=4000 JE = M g H = 80 \times 10 \times 5 = 4000\ \text{J}

Passo 3 — caixas por segundo. A esteira anda 1,5 m por segundo e há uma caixa a cada metro: passam 1,5 caixas por segundo pela rampa.

Passo 4 — a potência:

P=1,5×4000=6000 WP = 1{,}5 \times 4000 = 6000\ \text{W}

Conferindo por forças: se a rampa tem comprimento L (em metros), há L caixas sobre ela, cada uma pedindo uma força Mg sen θ=Mg H/LMg\,\text{sen}\,\theta = Mg\,H/L ao longo da esteira. A força total é L×Mg H/L=MgH=4000L \times Mg\,H/L = MgH = 4000 N, e a potência é força × velocidade: 4000×1,5=60004000 \times 1{,}5 = 6000 W. Repare que o comprimento da rampa não importa.

⚠️ A armadilha: parar no Passo 2 e marcar 4000 W (alternativa D). 4000 J é a energia de uma caixa; potência é energia por segundo, e passam 1,5 caixas por segundo.

A ideia em uma frase: potência extra = (energia potencial de cada caixa) × (caixas que sobem por segundo).

Resposta: alternativa E (6000 W).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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