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Lista de Exercícios – Grandezas Físicas

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1. Conceitos básicos

1.1) Classifique as seguintes grandezas como escalares ou vetoriais:
a) Massa
b) Velocidade
c) Temperatura
d) Força
e) Energia

Resposta:
a) Escalar
b) Vetorial
c) Escalar
d) Vetorial
e) Escalar

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1.2) O que é uma grandeza fundamental? Dê três exemplos.

Resposta:
Grandeza fundamental é aquela definida independentemente de outras grandezas.
Exemplos: Massa (kg), Comprimento (m), Tempo (s).

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1.3) Qual é a diferença entre grandeza fundamental e derivada?

Resposta:

• Fundamental: definida independentemente (massa, comprimento, tempo).

• Derivada: definida a partir de grandezas fundamentais (velocidade = deslocamento/tempo, aceleração = variação de velocidade/tempo).

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2. Sistema Internacional (SI)

2.1) Indique a unidade do SI para cada grandeza:
a) Corrente elétrica
b) Temperatura
c) Pressão
d) Energia
e) Frequência

Resposta:
a) Ampere (A)
b) Kelvin (K)
c) Pascal (Pa)
d) Joule (J)
e) Hertz (Hz)

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2.2) Converta as seguintes medidas:
a) 5000 g para kg
b) 120 cm para m
c) 2,5 km para m
d) 4500 mL para litros
e) 3600 s para horas

Resposta:
a) 5000 g = 5 kg
b) 120 cm = 1,2 m
c) 2,5 km = 2500 m
d) 4500 mL = 4,5 L
e) 3600 s = 1 h

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2.3) Um carro percorre 0,25 km em 20 s. Qual é sua velocidade média em m/s?

Resposta:

$$v = \frac{\Delta S}{\Delta t} = \frac{250\, \text{m}}{20\, \text{s}} = 12,5\, \text{m/s}$$

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3. Notação científica e ordem de grandeza

3.1) Escreva em notação científica:
a) 0,00078 m
b) 12.500.000 s

Resposta:
a) $7,8 \times 10^{-4}$ m
b) $1,25 \times 10^{7}$ s

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3.2) Determine a ordem de grandeza:
a) 4780 m
b) 0,0036 kg

Resposta:
a) $10^3$
b) $10^{-3}$

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3.3) Qual número tem maior ordem de grandeza: $4,5 \times 10^5$ ou $8,2 \times 10^4$?

Resposta:
$4,5 \times 10^5$, pois $10^5 > 10^4$.

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4. Cálculos com grandezas físicas

4.1) Um carro percorre 150 km em 3 horas. Qual é a sua velocidade média em km/h?

Resposta:

$$v = \frac{\Delta S}{\Delta t} = \frac{150}{3} = 50 \text{ km/h}$$

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4.2) Uma força de 10 N atua sobre um corpo de 2 kg. Qual é a aceleração do corpo?

Resposta:

$$F = m \cdot a \implies a = \frac{F}{m} = \frac{10}{2} = 5\, \text{m/s²}$$

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4.3) Uma lâmpada consome 60 W durante 2 horas. Qual é a energia elétrica consumida em kWh?

Resposta:

$$E = P \cdot t = 60 \text{ W} \cdot 2 \text{ h} = 120 \text{ Wh} = 0,12 \text{ kWh}$$

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4.4) Um objeto de 3 kg se move com velocidade de 4 m/s. Qual é sua energia cinética?

Resposta:

$$K = \frac{1}{2} m v^2 = 0,5 \cdot 3 \cdot 4^2 = 24\, \text{J}$$

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4.5) Um corpo de 5 kg é levantado a 2 m de altura. Qual é sua energia potencial gravitacional?

Resposta:

$$U = m g h = 5 \cdot 9,8 \cdot 2 = 98\, \text{J}$$

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5. Exercícios de associação

5.1) Relacione cada grandeza física com sua unidade no SI:

Grandeza	Unidade
Massa	a) J
Energia	b) m
Comprimento	c) kg
Tempo	d) s
Potência	e) W

Resposta:
Massa → c) kg
Energia → a) J
Comprimento → b) m
Tempo → d) s
Potência → e) W

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5.2) Identifique quais das grandezas são fundamentais e quais são derivadas:
a) Velocidade
b) Comprimento
c) Força
d) Massa
e) Aceleração

Resposta:

• Fundamental: Comprimento, Massa

• Derivada: Velocidade, Força, Aceleração

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6. Problemas aplicados

6.1) Uma força de 12 N atua sobre um corpo por 4 s, gerando um impulso. Qual é o impulso?

Resposta:

$$J = F \cdot \Delta t = 12 \cdot 4 = 48\, \text{N·s}$$

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6.2) Um corpo de 3 kg tem velocidade inicial de 5 m/s e acelera a 2 m/s² durante 4 s. Qual é sua velocidade final?

Resposta:

$$v = v_0 + a t = 5 + 2 \cdot 4 = 13\, \text{m/s}$$

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6.3) Um carro se move 100 km em 2 h, depois mais 50 km em 1 h. Qual é sua velocidade média total?

Resposta:

$$v_m = \frac{\Delta S_{\text{total}}}{\Delta t_{\text{total}}} = \frac{150}{3} = 50\, \text{km/h}$$

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6.4) Um objeto de 2 kg cai de 10 m de altura. Desprezando resistência do ar, qual é sua energia cinética ao atingir o solo?

Resposta:

$$U = m g h = 2 \cdot 9,8 \cdot 10 = 196\, \text{J} \implies K = 196\, \text{J}$$

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6.5) Um gás em um cilindro com pressão constante realiza 200 J de trabalho ao expandir-se. Se o calor recebido foi de 500 J, qual foi a variação da energia interna?

Resposta:

$$\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\, \text{J}$$

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6.6) Um carro de 800 kg acelera de 0 a 20 m/s. Qual é a variação de energia cinética?

Resposta:

$$\Delta K = \frac{1}{2} m v^2 - 0 = 0,5 \cdot 800 \cdot 20^2 = 160.000\, \text{J}$$

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6.7) Um objeto percorre 60 m com velocidade constante de 12 m/s. Qual é o tempo gasto?

Resposta:

$$t = \frac{\Delta S}{v} = \frac{60}{12} = 5\, \text{s}$$

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6.8) Um elevador de 1000 kg sobe 20 m com velocidade constante. Qual é o trabalho realizado pela força peso?

Resposta:

$$W = F \cdot d = P \cdot h = m g h = 1000 \cdot 9,8 \cdot 20 = 196.000\, \text{J}$$

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6.9) Uma lâmpada de 100 W fica acesa por 3 h. Qual é o consumo em kWh?

Resposta:

$$E = P \cdot t = 100 \cdot 3 = 300\, \text{Wh} = 0,3\, \text{kWh}$$

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6.10) Um corpo de 50 kg é levantado a 1,5 m. Qual é sua energia potencial gravitacional?

Resposta:

$$U = m g h = 50 \cdot 9,8 \cdot 1,5 = 735\, \text{J}$$

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