2 a prova de F 128 Diurno 19/05/2014

Transcrição

1 19/05/2014 Nome: RA: Turma: Esta prova contém 14 questões de múltipla escolha e 1 questão discursiva. Não esqueça de passar as respostas das questões de múltipla escolha para o cartão de respostas. Obs: Na solução desta prova, considere g = 10 m/s 2 quando necessário. 1. Durante a Guerra do Golfo, o Iraque foi acusado de estar desenvolvendo uma super arma que consistia basicamente de um canhão composto, entre outras, de um cano de 70 metros de comprimento, a partir do qual seria possível lançar grandes explosivos a distâncias de várias centenas de milhas. Recorde-se que na Primeira Guerra Mundial, a Alemanha também utilizou um canhão de cano longo, conhecido como Grande Bertha, que era capaz de lançar explosivos a uma distância de 30 milhas. 3. Uma bola é solta de uma certa altura e está sujeita a força de arrasto devido à resistência do ar, além da força peso. Qual dos seguintes gráficos melhor representa a velocidade da bola em função do tempo, durante o seu vôo e portanto antes de encostar no chão? Qual é a razão para se utilizar canos longos nestes canhões? a) Para permitir que a força de expansão dos gases, proveniente da explosão da pólvora dentro do canhão, possa agir por um tempo maior. b) Para reduzir a força exercida sobre o projétil devido à expansão dos gases proveniente da explosão da pólvora dentro do canhão. c) Para se obter uma melhor relação entre a energia cinética e a energia potencial. d) Para aumentar a força exercida sobre o projétil devido à expansão dos gases proveniente da explosão da pólvora dentro do canhão. e) Para reduzir perdas devido ao atrito. 4. Uma caixa se encontra em um plano inclinado sem deslizar. A medida que o ângulo do plano (medido a partir da horizontal) aumenta, e considerando que a caixa segue sem deslizar, a força de atrito: a) aumenta linearmente com o ângulo. b) diminui linearmente com o ângulo. c) não muda. d) diminui não linearmente com o ângulo. e) aumenta não linearmente com o ângulo. 2. Na figura abaixo, várias massas (em quilogramas) estão localizadas nas posições mostradas no gráfico. O centro de massa deste sistema é: a) x CM=5/4 m, y CM=1/2m b) x CM=3/4m, y CM=5/8m c) x CM=1/2m, y CM=1/4m d) x CM=1m, y CM=1/2m e) x CM=5/8m, y CM=3/4m 5. Um carro viaja a 20 m/s descrevendo uma curva de 80 m de raio, com os pneus na iminência de escorregar. Qual é a máxima velocidade possível deste carro para que faça uma curva de raio 320 m sem sair da pista? (Suponha que o mesmo coeficiente de atrito entre os pneus do carro e a superfície da estrada) a) 20 m/s b) 40 m/s c) 80 m/s d) 160 m/s e) nenhuma das alternativas anteriores

2 6. Um avião está viajando a 200 m/s e percorre um arco de uma circunferência vertical de raio R, como mostrado na figura. Na parte superior do seu caminho, os passageiros experimentam a sensação de ausência de peso". Qual é o valor de R? 8. Uma bola de 60,0 kg de argila é lançada verticalmente no ar com uma velocidade inicial de 4,60 m/s. Ignorando a resistência do ar, qual é, aproximadamente, a mudança na sua energia potencial quando atinge seu ponto mais alto? a) 0 J b) 45 J c) 280 J d) 635 J e) 2700 a) 200 m b) 1000 m c) 2000 m d) 4000 m e) m 9. Uma partícula está sob a influência de um potencial unidimensional mostrado na figura. A afirmação incorreta que corresponde a partícula com energia mecânica E mostrada na figura é: 7. Um elevador de massa 1000 kg está descendo de modo uniformemente desacelerado até parar numa distância de 8 m a partir do início do movimento, como detalhado na Figura abaixo. A tensão no cabo que sustenta o elevador é constante igual a N. a) posição x a é um ponto de retorno; b) a energia cinética em x b é maxima; c) a energia cinética em x c é nula; d) a força na posição x b, originada deste potencial, é nula; e) ela pode movimentar-se entre x a e x d. A velocidade do elevador no início da descida de 8 m é: a) 4 m/s b) 10 m/s c) 13 m/s d) 16 m/s e) 21 m/s 10. Duas pessoas de mesma massa, chamados João e Lúcio, correm até o topo de uma montanha. João faz a corrida em 40 minutos enquanto Lúcio a faz em 20 minutos. Podemos dizer sobre o trabalho realizado e a potência desenvolvidas pelas pessoas: a) João realiza o mesmo trabalho que Lúcio e desenvolve o dobro de potência que Lúcio; b) João realiza o mesmo trabalho que Lúcio e desenvolve a metade da potência que Lúcio; c) João realiza a metade do trabalho de Lúcio e desenvolve a mesma potência que Lúcio; d) João realiza o dobro do trabalho que Lúcio e desenvolve a metade de potência que Lúcio; e) João realiza o mesmo trabalho de Lúcio e desenvolve a mesma potência que Lúcio.

3 11. Os gráficos abaixo estão todos desenhados na mesma escala, e representam a força resultante F como uma função do deslocamento x para um objeto que se move ao longo de uma linha reta. Qual destes gráficos representam a força que irá causar a maior variação de energia cinética do objeto entre x=0 até x=x 1? 13. Uma força variável tem a seguinte formula analítica F = bx 2. Qual é o trabalho feito por esta força quando ela atua sobre uma distância que vai de x = 0 até x = h? Considere que b é uma constante e tem unidades de N/m 2. a) bh b) bh 3 /3 c) 0 d) bh 2 e) bh/2 14. A função da energia potencial para uma partícula que movendo-se em uma dimensão é onde a = 2,20 nm e k é uma constante. Para qual valor de x existe um ponto de equilíbrio estável? 12. Um pêndulo de prumo de massa m cujo fio tem comprimento L é puxado para o lado até que o cabo faça um ângulo θ com a vertical, como mostrado na figura. A variação na energia potencial do pêndulo durante este deslocamento é: a) 3,56 nm b) 2,20 nm c) 1,92 nm d) 3,13 nm e) 3,11 nm a) mgl(1-cosθ ) b) mgl(1-senθ ) c) mgl senθ d) mgl cosθ e) 2mgL(1-senθ )

4 Questão discursiva (3 pontos): 2 a prova de F 128 Diurno A energia potencial de um corpo de 4 kg é dada por U(x)=3x 2 -x 3 para x 3 m, com U em joules e x em metros. a) Quais as posições de equilíbrio do corpo? b) Faça um gráfico de U contra x. c) Discuta a estabilidade do equilíbrio nos pontos determinados em a). d) Se a energia total da partícula é de 12 J qual a sua velocidade em x=2m?

5 RASCUNHO