FÍSICA LEIS DE NEWTON, FORÇA CENTRÍPETA, TRABALHO E ENERGIA. c) 20. d) 10.

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1 2014_Física_1 ano FÍSICA Prof. Bruno LEIS DE NEWTON, FORÇA CENTRÍPETA, TRABALHO E ENERGIA Leis de Newton 1. Um trabalhador empurra um conjunto formado por dois blocos A e B de massas 4 kg e 6 kg, respectivamente, exercendo sobre o primeiro uma força horizontal de 50 N, como representado na figura a seguir. Admitindo-se que não exista atrito entre os blocos e a superfície, o valor da força que A exerce em B, em newtons, é a) 50. b) 30. c) 20. d) (G1 - cftmg) Na figura, os blocos A e B, com massas iguais a 5 e 20 kg, respectivamente, são ligados por meio de um cordão inextensível. Desprezando-se as massas do cordão e da roldana e qualquer tipo de atrito, a aceleração do bloco A, em m/s 2, é igual a a) 1,0. b) 2,0. c) 3,0. d) 4,0. 3. Dois blocos, de massas m 1 =3,0 kg e m 2 =1,0 kg, ligados por um fio inextensível, podem deslizar sem atrito sobre um plano horizontal. Esses blocos são puxados por uma força horizontal F de módulo F=6 N, conforme a figura a seguir. (Desconsidere a massa do fio). A tensão no fio que liga os dois blocos é a) zero. b) 2,0 N. c) 3,0 N. d) 4,5 N. e) 6,0 N. 4. Dado: g = 10 m/s², m A = m B = 2 kg, F = 38N e m = 0,1. Determine a aceleração do conjunto e a tração no fio. 5. (Unimontes) A figura abaixo mostra um bloco de massa que é arrastado a partir do repouso, por um cabo, quando uma força de módulo F é aplicada. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e a horizontal é. Considerando que o módulo da aceleração da gravidade é g, a velocidade do bloco em função do tempo,v(t), durante a atuação de F, é igual a a) F gt. c) F t gt. b) Ft gt. d) F t g. 1

2 6. Vamos supor que temos um bloco de massa m = 5 kg sobre uma superfície plana. Suponhamos que o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície plana seja igual a 0,2, determine o valor da força de atrito para uma força que puxa o bloco com intensidade igual a 50 N. a) 5 N b) 10 N c) 50 N d) 0 e) 100 N 7. Um bloco de madeira pesa 2, N. Para deslocá-lo sobre uma mesa horizontal, com velocidade constante, é necessário aplicar uma força horizontal de intensidade 1, N. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e a mesa vale: a) 5, c) 2, e) 5, b) 1, d) 2, (UNIFOR) Um bloco de massa 20 kg é puxado horizontalmente por um barbante. O coeficiente de atrito entre o bloco e o plano horizontal de apoio é 0,25. Adota-se g = 10 m/s 2. Sabendo que o bloco tem aceleração de módulo igual a 2,0 m/s 2, concluímos que a força de atração no barbante tem intensidade igual a: a) 40N b) 50N c) 60N d) 70N e) 90N 9. (G1 - ifce 2014) Na figura abaixo, o fio inextensível que une os corpos A e B e a polia têm massas desprezíveis. As massas dos corpos são ma = 4,0 kg e mb = 6,0 kg. Desprezando-se o atrito entre o corpo A e a superfície, a aceleração do conjunto, em m/s 2, é de (Considere a aceleração da gravidade 10,0 m/s 2 ) a) 4,0. d) 10,0. b) 6,0. e) 12,0. c) 8, (G1 - cftmg 2010) Um bloco de massa é puxado por uma força F sobre uma superfície horizontal com atrito cinético de coeficiente igual a ì, conforme a figura a seguir. Se a aceleração da gravidade for igual a g, então, o módulo da aceleração do bloco será expresso por a) F + ìg b) (F + ìg) c) F/( ìg) (F μg) d) 11. (ackenzie 2010) Um balde de 400 g é suspenso por um fio ideal que tem uma extremidade presa a um bloco de massa 12 kg. O conjunto está em repouso, quando se abre a torneira, que proporciona uma vazão de água ( ρ = 1 kg/l), constante é igual a 0,2 L/s. Sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície horizontal que o suporta μ E = 0,4 e que a polia é ideal, esse bloco iniciará seu deslocamento no instante imediatamente após Dado: g =10 m/s 2 a) 22 s b) 20 s c) 18 s d) 16 s e) 14 s GABARITO 1. B 2. B 3. D 4. 4 m/s² e 28N 5. C 6. A 7. A 8. E 9. B 10. D 11. A 2

3 Força Resultante Centrípeta 1. (Ibmecrj 2013) Um avião de acrobacias descreve a seguinte trajetória descrita na figura abaixo: Ao passar pelo ponto mais baixo da trajetória a força exercida pelo banco da aeronave sobre o piloto que a comanda é a) igual ao peso do piloto. b) maior que o peso do piloto. c) menor que o peso do piloto. d) nula. e) duas vezes maior do que o peso do piloto. 2. (Ufla 2010) Um corpo desliza sem atrito ao longo de uma trajetória circular no plano vertical (looping), passando pelos pontos, 1, 2, 3 e 4, conforme figura a seguir. Considerando que o corpo não perde contato com a superfície, em momento algum, é correto afirmar que os diagramas que melhor representam as direções e sentidos das forças que agem sobre o corpo nos pontos 1,2,3 e 4 são apresentados na alternativa: a) b) c) d) 3. (Pucsp 2010) Um automóvel de massa 800 kg, dirigido por um motorista de massa igual a 60 kg, passa pela parte mais baixa de uma depressão de raio = 20 m com velocidade escalar de 72 km/h. Nesse momento, a intensidade da força de reação que a pista aplica no veículo é: (Adote g = 10m/s 2 ). a) N d) N b) N e) N c) 1800 N 4. (Upe 2010) Um coelho está cochilando em um carrossel parado, a uma distância de 5 m do centro. O carrossel é ligado repentinamente e logo atinge a velocidade normal de funcionamento na qual completa uma volta a cada 6s. Nessas condições, o coeficiente de atrito estático mínimo entre o coelho e o carrossel, para que o coelho permaneça no mesmo lugar sem escorregar, vale: Considere π = 3 e g = 10 m/s 2. a) 0,2 b) 0,5 c) 0,4 d) 0,6 e) 0,7 5. (Enem 2009) O Brasil pode se transformar no primeiro país das Américas a entrar no seleto grupo das nações que dispõem de trens-bala. O inistério dos Transportes prevê o lançamento do edital de licitação internacional para a construção da ferrovia de alta velocidade Rio-São Paulo. A viagem ligará os 403 quilômetros entre a Central do Brasil, no Rio, e a Estação da Luz, no centro da capital paulista, em uma hora e 25 minutos. Disponível em: Acesso em: 14 jul Devido à alta velocidade, um dos problemas a ser enfrentado na escolha do trajeto que será percorrido pelo trem é o dimensionamento das curvas. Considerando-se que uma aceleração lateral confortável para os passageiros e segura para o trem seja de 0,1 g, em que g é a aceleração da gravidade (considerada igual a 10 m/s 2 ), e que a velocidade do trem se mantenha constante em todo o percurso, seria correto prever que as curvas existentes no trajeto deveriam ter raio de curvatura mínimo de, aproximadamente, a) 80 m. b) 430 m. c) 800 m. d) m. e) m. 3

4 6. (Udesc 2009) Um carro de massa m = 1000 kg com velocidade escalar constante de 72 km/h trafega por uma pista horizontal quando passa por uma grande ondulação, conforme figura a seguir e mantém a mesma velocidade escalar. Considerando que essa ondulação tenha o formato de uma circunferência de raio R = 50 m. Calcule, no ponto mais alto da pista: (Dado: g = 10 m/s 2 ) a) A força centrípeta no carro. b) A força normal. 7. (Pucsp 2006) Um automóvel percorre uma curva circular e horizontal de raio 50 m a 54 km/h. Adote g = 10 m/s 2. O mínimo coeficiente de atrito estático entre o asfalto e os pneus que permite a esse automóvel fazer a curva sem derrapar é a) 0,25 b) 0,27 c) 0,45 d) 0,50 e) 0,54 8. (Pucrj 2006) Um carro de massa m = 1000 kg realiza uma curva de raio R = 20 m com uma velocidade angular w = 10 rad/s. A força centrípeta atuando no carro em newtons vale: a) 2, b) 3, c) 4, d) 2, e) 4, (Pucsp 2003) Um avião descreve, em seu movimento, uma trajetória circular, no plano vertical (loop), de raio R = 40 m, apresentando no ponto mais baixo de sua trajetória uma velocidade de 144km/h. Sabendo-se que o piloto do avião tem massa de 70 kg, a força de reação normal, aplicada pelo banco sobre o piloto, no ponto mais baixo, tem intensidade a) N d) N b) N e) 700 N c) N 1. B 2. A 3. D GABARITO 4. B 5. E 6. a) 8000 N b) 2000N 7. C 8. A 9. C Trabalho, Potência e Energia 1. (Espcex (Aman) 2011) Um bloco, puxado por meio de uma corda inextensível e de massa desprezível, desliza sobre uma superfície horizontal com atrito, descrevendo um movimento retilíneo e uniforme. A corda faz um ângulo de 53 com a horizontal e a tração que ela transmite ao bloco é de 80 N. Se o bloco sofrer um deslocamento de 20 m ao longo da superfície, o trabalho realizado pela tração no bloco será de: (Dados: sen 53 = 0,8 e cos 53 = 0,6) a) 480 J b) 640 J c) 960 J d) 1280 J e) 1600 J 2. (Pucrj 2010) O Cristo Redentor, localizado no Corcovado, encontra-se a 710 m do nível no mar e pesa ton. Considerando-se g = 10 m/s 2, é correto afirmar que o trabalho total realizado para levar todo o material que compõe a estátua até o topo do Corcovado foi de, no mínimo: a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj 3. (Uece 2010) Em um corredor horizontal, um estudante puxa uma mochila de rodinhas de 6 kg pela haste, que faz 60 o com o chão. A força aplicada pelo estudante é a mesma necessária para levantar um peso de 1,5 kg, com velocidade constante. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s 2, o trabalho, em Joule, realizado para puxar a mochila por uma distância de 30 m é a) Zero. b) 225,0. c) 389,7. d) 900,0. 4

5 2014_Física_1 ano 4. (Unesp 2009) Suponha que os tratores 1 e 2 da figura arrastem toras de mesma massa pelas rampas correspondentes, elevando-as à mesma altura h. Sabe-se que ambos se movimentam com velocidades constantes e que o comprimento da rampa 2 é o dobro do comprimento da rampa 1. Chamando de τ1 e τ 2 os trabalhos realizados pela força gravitacional sobre essas toras, pode-se afirmar que: a) τ1 2 τ2; τ1 0 e τ 2 0. d) 2 τ1 τ2; τ1 0 e τ 2 0. b) τ1 2 τ2; τ1 0 e τ 2 0. e) 2 τ1 τ2; τ1 0 e τ 2 0. c) τ1 τ2; τ1 0 e τ (Ufpel 2007) Um corpo de massa m se move ao longo do eixo x sob a ação de uma força F, cujo módulo é representado no gráfico a seguir, em função do módulo do deslocamento. Tanto a força F quanto o deslocamento x possuem a mesma direção e o mesmo sentido. A partir da análise do gráfico, pode-se afirmar que o trabalho realizado pela força ao deslocar o corpo desde a origem até a posição x' é 6. (Unifesp 2006) A figura representa o gráfico do módulo F de uma força que atua sobre um corpo em função do seu deslocamento x. Sabe-se que a força atua sempre na mesma direção e sentido do deslocamento. Pode-se afirmar que o trabalho dessa força no trecho representado pelo gráfico é, em joules, a) 0. d) 7,5. b) 2,5. e) 10. c) 5,0. 7. (G1 - cps 2006) Com o auxílio de um guindaste, uma plataforma de massa 5 kg é utilizada para erguer, desde o solo até a altura de 5 m, a atriz que será destaque de um dos carros alegóricos da escola de samba Unidos da Lua Cheia, cuja fantasia tem massa de 25 kg. Dado: g = 10 m/s 2 Se o trabalho que o peso do conjunto atriz + fantasia + plataforma realiza durante esse deslocamento tiver módulo igual a J, a massa da atriz será, em kg, igual a a) 90. b) 75. c) 60. d) 55. e) 40. 5

6 8. (G1 - cps 2004) Nos primeiros tempos de desenvolvimento da cidade de São Paulo, os habitantes desciam de barco no rio Tamanduateí e subiam a pé até a igreja do Pátio do Colégio, localizado no alto do morro. Para um habitante da cidade, de massa m, o trabalho resistente realizado pela força peso para subir o morro é: Dados: g: aceleração da gravidade trabalho da força peso ô = mgh ô < 0: resistente ô > 0: motor a) ô = - mgdcosè b) ô = - mgdsenè c) ô= - mgdtgè d) ô = - mgd e) ô = - mgd/2 9. (Pucrj 2001) Durante a Olimpíada 2000, em Sidney, um atleta de salto em altura, de 60kg, atingiu a altura máxima de 2,10m, aterrizando a 3m do seu ponto inicial. Qual o trabalho realizado pelo peso durante a sua descida? (g=10m/s 2 ) a) 1800 J b) 1260 J c) 300 J d) 180 J e) 21 J 10. (Uel 2001) Um objeto de 2,0kg cai da janela de um apartamento até uma laje que está 4,0m abaixo do ponto de início da queda. Se a aceleração da gravidade for 9,8m/s 2, o trabalho realizado pela força gravitacional será: a) -4,9 J b) 19,6 J c) -39,2 J d) 78,4 J e) 156,8 J 11. (Fgv 2013) A montadora de determinado veículo produzido no Brasil apregoa que a potência do motor que equipa o carro é de 100 HP (1HP 750W). Em uma pista horizontal e retilínea de provas, esse veículo, partindo do repouso, atingiu a velocidade de 144 km/h em 20 s. Sabendo que a massa do carro é de kg, o rendimento desse motor, nessas condições expostas, é próximo de a) 30%. b) 38%. c) 45%. d) 48%. e) 53%. 12. (G1 - ifsp 2013) O Engenheiro de Obras Dejair observa um guindaste que ergue uma viga de cimento de 500 kg até uma altura de 3 metros do chão. Nesse mesmo intervalo de tempo, o seu operário consegue içar, por meio de uma roldana fixa, até uma altura de 8 metros do chão, 10 sacos de cimento de 20 kg cada. A partir desses dados e adotando a aceleração da gravidade de 10 m/s 2, ele faz as seguintes afirmações: I. A potência média desenvolvida pelo operário é maior do que a do guindaste. II. A potência média desenvolvida pelo guindaste é de W. III. Cada saco de cimento armazena joules de energia potencial aos 8 m de altura. Está(ão) correta(s) apenas a) I. b) II. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 13. (Upe 2013) Considerando-se um determinado LASER que emite um feixe de luz cuja potência vale 6,0 mw, é CORRETO afirmar que a força exercida por esse feixe de luz, quando incide sobre uma superfície refletora, vale Dados: c = 3,0 x 10 8 m/s a) 1,8 x 10 4 N b) 1,8 x 10 5 N c) 1,8 x 10 6 N d) 2,0 x N e) 2,0 x N 14. (G1 - cftmg 2013) Um motor é capaz de desenvolver uma potência de 500 W. Se toda essa potência for usada na realização do trabalho para a aceleração de um objeto, ao final de 2,0 minutos sua energia cinética terá, em joules, um aumento igual a a) 2, b) 1, c) 3, d) 6,

7 15. (Espcex (Aman) 2012) Uma força constante F de intensidade 25 N atua sobre um bloco e faz com que ele sofra um deslocamento horizontal. A direção da força forma um ângulo de 60 com a direção do deslocamento. Desprezando todos os atritos, a força faz o bloco percorrer uma distância de 20 m em 5 s. A potência desenvolvida pela força é de: Dados: Sen60 0,87; Cos60º 0,50. a) 87 W b) 50 W c) 37 W d) 13 W e) 10 W TEXTO PARA A PRÓXIA QUESTÃO: Para transportar os operários numa obra, a empresa construtora montou um elevador que consiste numa plataforma ligada por fios ideais a um motor instalado no telhado do edifício em construção. A figura mostra, fora de escala, um trabalhador sendo levado verticalmente para cima com velocidade constante, pelo equipamento. Quando necessário, adote g = 10 m/s (G1 - ifsp 2012) Considerando que a massa total do trabalhador mais plataforma é igual a 300 kg e sabendo que com esse elevador o trabalhador sobe um trecho de 6m em 20 s, pode-se afirmar que, desconsiderando perdas de energia, a potência desenvolvida pelo motor do elevador, em watts, é igual a a) b) c) d) 900. e) (G1 - col.naval 2011) De acordo com a lei da conservação da energia, a energia não pode ser criada nem destruída, podendo apenas ser transformada de uma forma em outra. Baseado nesse princípio, algumas equipes de fórmula 1 usaram, durante a temporada de 2009, um Sistema de Recuperação da Energia Cinética (em inglês KERS)que proporcionava uma potência extra ao carro de cerca de 80 CV durante 6 segundos, melhorando assim as ultrapassagens. Essa energia era acumulada durante as frenagens usando parte da energia cinética do carro, que seria dissipada pelos freios em forma de calor. Se toda a energia acumulada pelo KERS pudesse ser integralmente utilizada por um elevador para erguer uma carga total de 1000 kg, qual seria, aproximadamente, a altura máxima atingida por esse elevador, desprezando-se todos os atritos envolvidos? Dados: 1 CV = 735 W g = 10 m/s 2 a) 20m d) 35m b) 25m e) 40m c) 30m 1. C 2. E 3. B 4. C 5. A 6. C 7. C 8. B 9. B GABARITO 10. D 11. E 12. A 13. E 14. D 15. B 16. D 17. D 7