MATERIAL DE APOIO FÍSICA

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1 COLÉGIO FRANCO-BRASILEIRO NOME: N : TURMA: PROFESSOR(A): SÉRIE: 1º DATA: / / 2014 MATERIAL DE APOIO FÍSICA I. VETORES 1. Dois vetores de módulos iguais possuem direções que fazem entre si um ângulo de 120 o. Qual o módulo d vetor soma se um deles tem módulo igual a 10m? 2. Calcule o ângulo formado por dois vetores de módulos 5 e 6 unidades e cujo vetor soma tem módulo 61 unidades. 3. Um projétil é lançado do solo segundo a direção que forma 53 o com a horizontal com uma velocidade de módulo igual 200m/s (veja a figura). Determine o módulo das componentes horizontal, e vertical dessa velocidade. (Dados: sen53 o =0,80; cos53 o =0,60). 4. O vetor representativo de uma certa grandeza física possui a intensidade 2. As componentes ortogonais desse vetor medem 3 e 1. Qual o ângulo que o vetor forma com a sua componente de maior intensidade? 5. Dois vetores perpendiculares entre si têm soma de módulo igual a 20 ; o módulo de um deles é o dobro do módulo do outro. Qual o módulo do maior? 7. A soma de dois vetores ortogonais, isto é, perpendiculares entre si, no plano, um de módulo 12m e outro de módulo 16m, terá módulo igual a: a) 4m d) 16m b) 12m e) 28m c) 20m 8. Com seis vetores de módulo iguais a 8u, construiu-se o hexágono regular a seguir. O módulo do vetor resultante desses 6 vetores é: a) 40 u d) 16 u b) 32 u e) zero c) 24 u 9. Considere um relógio com mostrador circular de 10 cm de raio e cujo ponteiro dos minutos tem comprimento igual ao raio do mostrador. Considere esse ponteiro como um vetor de origem no centro do relógio e direção variável. O módulo da soma dos três vetores determinados pela posição desse ponteiro quando o relógio marca exatamente 12 horas, 12 horas 20 minutos e, por fim, 12 horas e 40 minutos, é em cm, igual a: a) 30 d) zero b) 12 ( ) e) 60 c) 20 II. LEIS DE NEWTON 10. A cabeça de um martelo se solta do cabo, e você deseja prendê-la de volta. Por que é melhor bater o cabo do martelo em uma superfície (figura A) do que bater a cabeça do martelo nesta mesma superfície (figura B)? 6. Duas forças, uma de módulo 30N e outra de módulo 50N, são aplicadas simultaneamente num corpo. A força resultante R vetorial certamente tem módulo R tal que: a) R > 30N d) 20N R 80N b) R > 50N e) 30N R 50N c) R = 80N LLP - /13

2 11. Os caminhões que transportam produtos combustíveis líquidos, como álcool, gasolina e diesel, têm uma séria restrição: só podem, por lei, trafegar completamente cheios ou vazios. Isso significa que ele não pode deixar metade da carga de seu tanque em um posto e parte da carga em outro. Ao chegar em um local, ele deve descarregar totalmente o líquido que transporta. Usando os seus conhecimentos sobre a 1ª lei de Newton, escreva um motivo para essa proibição. 12. Um aluno tinha tido sua primeira aula sobre o Princípio da Ação e Reação, ficou sem gasolina no carro. Raciocinou: Se eu descer do carro e tentar ur empurrá-lo com uma força F, ele vai reagir com uma força ur F ; ambas vão se anular e eu não conseguirei mover o carro. Mas seu colega desceu do carro e empurrou, conseguindo move-lo. Qual o erro cometido pelo aluno em seu raciocínio? 13. No espetáculo de circo o palhaço se coloca diante de uma mesa coberta com uma toalha. Sobre a toalha estão pratos e talheres. O palhaço puxa a tolha rapidamente, retirando-a da mesa, mas o pratos e talheres continuam sobre a mesa. Que lei de Newton explica esse fato? 14. É possível fazer um barco à vela se movimentar, utilizando um ventilador potente colocado dentro dele e próximo à vela? Se a resposta for afirmativa, explique como. 15. Embora desprovidos de nadadeiras, alguns moluscos e medusas se movem no mar com certa precisão, admitindo e expelindo água de forma conveniente. Formule uma explicação física para seu movimento e indique a lei ou princípio físico em que você se baseou. 16. Em uma cena do filme As aventuras do Barão Münchausen, dirigido por Terry Gillian, o herói cai e afunda no mar montado em seu cavalo, Bucéfalo. Consegue salvar-se puxando o próprio cabelo para cima. Dessa forma cavaleiro e cavalo emergem, e se elevam acima do nível do mar, até que são resgatados por um barco. Identifique e enuncie a lei física violada nesse acontecimento. Colégio Franco-Brasileiro Um astronauta se move no espaço cósmico usando uma espécie de mochila-foguete presa às suas costas. O astronauta usa a mochila para parar a 50 metros de sua nave espacial e em seguida desliga os foguetes, permanecendo em repouso. Em seguida o astronauta tenta religar a mochila para voltar à nave mas esta não funciona. Se o astronauta não conseguir consertar a mochila, o que ele pode fazer para voltar à sua nave? Despreze a força da gravidade e lembre-se de que no espaço cósmico não tem ar. 18. Enuncie a lei física à qual o herói da "tirinha" a seguir se refere. 19. Uma pedra gira em torno de um apoio fixo, presa por uma corda. Em dado momento corta-se a corda ou seja, cessam de agir forças sobre a pedra. Pela Lei da Inércia, conclui-se que: a) a pedra se mantém em movimento circular b) a pedra sai em linha reta, segundo a direção perpendicular à corda no instante do corte c) a pedra sai em linha reta, segundo a direção da corda no instante do corte. d) a pedra para. e) a pedra não tem massa. 20. (Unirio)

3 A análise sequencial da tirinha e, especialmente, a do quadro final nos leva imediatamente ao (à): a) Princípio da conservação da Energia Mecânica. b) Propriedade geral da matéria denominada Inércia. c) Princípio da conservação da Quantidade de Movimento. d) Segunda Lei de Newton. e) Princípio da Independência dos Movimentos. 21. A terceira Lei de Newton é o princípio da ação e reação. Esse princípio descreve as forças que participam na interação entre dois corpos. Podemos afirmar que: a) duas forças iguais em módulo e de sentidos opostos são forças de ação e reação b) enquanto a ação está aplicada num dos corpos, a reação está aplicada no outro c) a ação é maior que a reação d) ação e reação estão aplicadas no mesmo corpo e) a reação em alguns casos, pode ser maior que a ação 22. Um satélite em órbita ao redor da Terra é atraído pelo nosso planeta e, como reação, (3ª Lei de Newton) atrai a Terra. A figura que representa corretamente esse par ação-reação é: 23. Colégio Franco-Brasileiro 3 A figura mostra dois corpos de mesmo material que estão empilhados e em repouso sobre uma superfície horizontal. Pode-se afirmar que, em módulo, a força que o corpo A exerce sobre o corpo B é: a) nula. b) igual à força que B exerce sobre A. c) maior do que a força que B exerce sobre A. d) menor do que a força que B exerce sobre A. e) aumentada à medida que o tempo vai passando. 24. No estudo das leis do movimento, ao tentar identificar pares de forças de ação-reação, são feitas as seguintes afirmações: I- Ação: A Terra atrai a Lua. Reação: A Lua atrai a Terra. II- Ação: O pulso do boxeador golpeia o adversário. Reação: O adversário cai. III- Ação: O pé chuta a bola. Reação: A bola adquire velocidade. IV- Ação: Sentados numa cadeira, empurramos o assento para abaixo. Reação: O assento nos empurra para cima. O princípio da ação-reação é corretamente aplicado a) somente na afirmativa I. b) somente na afirmativa II. c) somente nas afirmativas I, II e III. d) somente nas afirmativas I e IV. e) nas afirmativas I, II, III e IV. 25. (UERJ) É frequente observarmos, em espetáculos ao ar livre, pessoas sentarem nos ombros de outras para tentar ver melhor o palco. Suponha que Maria esteja sentada nos ombros de João que, por sua vez, está em pé sobre um banquinho colocado no chão. Com relação à terceira lei de Newton, a reação ao peso de Maria está localizada no: a) chão b) banquinho c) centro da Terra d) ombro de João

4 26. Na Terra, um fio de cobre é capaz de suportar, em uma de suas extremidades, massas suspensas de até 60kg, sem se romper. Considere a aceleração da gravidade, na Terra, igual a 10m/s 2 e, na Lua, igual a 1,5m/s 2. a) Qual a intensidade da força máxima que o fio poderia suportar na Lua? b) Qual a maior massa de um corpo suspenso por este fio, na Lua, sem que ele se rompa? 27. Desprezando o atrito e a influência do ar represente todas as forças que atuam nos corpos A, B e C, nas situações a seguir. Colégio Franco-Brasileiro 4 A força horizontal F ur tem intensidade constante igual a 4N. Determine a tração no fio que liga os corpos. 30. No arranjo experimental da figura não há atrito algum e o fio tem massa desprezível. Adote g = 10m/s 2. Determine: a) a aceleração do corpo A; b) a tração no fio. 31. A figura representa dois blocos, A e B, de massas respectivamente iguais a 3,0kg e 7,0kg, presos às extremidades de um fio ideal que passa por uma polia ideal, como mostra a figura. 28. Uma força horizontal de intensidade F = 10N é aplicada no bloco A, de 6kg, o qual está apoiado em um segundo bloco B, de 4kg. Os blocos deslizam sobre um plano horizontal sem atrito. Determine: a) a aceleração do conjunto; b) a intensidade da força que um bloco exerce no outro; c) a intensidade da força resultante em A e em B. 29. Dois blocos de massas de 5kg e 3kg estão numa superfície horizontal sem atrito e ligados por um fio de massa desprezível. Sendo g=10m/s 2, calcule: a) o módulo da aceleração de cada bloco; b) o módulo da tração no fio que liga os blocos; c) o módulo da força exercida sobre a polia pelo fio que liga os blocos. 32. Uma mola ideal, de comprimento natural L 0 =1,2m, é pendurada a um suporte. Na extremidade inferior da mola prendemos um bloco de massa m=1,6kg de modo que, na posição de equilíbrio, o novo comprimento da mola é L=1,4m.

5 Sabendo que a aceleração da gravidade tem intensidade g=10m/s 2, calcule a constante elástica da mola. 33. (Unirio) Pedro e João estão brincando de cabo de guerra. João está levando a melhor, arrastando Pedro. Verifica-se que o ponto P marcado na corda move-se com velocidade constante de 1m/s, conforme o esquema da figura anterior. Portanto, a força exercida na corda por: a) Pedro tem módulo igual à de João. b) Pedro é menor que o peso de João. c) João é igual ao peso de Pedro. d) João é maior que a de Pedro. e) João corresponde ao peso de Pedro somado à força por este exercida na corda. 34. A figura a seguir mostra a força em função da aceleração para três diferentes corpos, 1, 2 e 3. Sobre esses corpos é correto afirmar: Colégio Franco-Brasileiro (Unirio) Uma força F vetorial de módulo igual a 16N, paralela ao plano, está sendo aplicada em um sistema constituído por dois blocos, A e B, ligados por um fio inextensível de massa desprezível, como representado na figura a seguir. A massa do bloco A é igual a 3kg, a massa do bloco B é igual a 5kg, e não há atrito entre os blocos e a superfície. Calculando-se a tensão no fio, obteremos: a) 2 N d) 10 N b) 6 N e) 16 N c) 8 N 36. Uma pessoa apoia-se em um bastão sobre uma balança, conforme a figura abaixo. A balança assinala 70kg. Se a pessoa pressiona a bengala, progressivamente, contra a balança, a nova leitura: a) Indicará um valor maior que 70 kg. b) Indicará um valor menor que 70 kg. c) Indicará os mesmos 70 kg. d) Dependerá da força exercida sobre o bastão. e) Dependerá do ponto em que o bastão é apoiado na balança. 37. (UFF) Um bloco é lançado para cima sobre um plano inclinado em relação à direção horizontal, conforme ilustra a figura. A resultante (R) das forças que atuam no bloco, durante seu movimento de subida, fica mais bem representada na opção: a) o corpo 1 tem a menor inércia b) o corpo 3 tem a maior inércia c) o corpo 2 tem a menor inércia d) o corpo 1 tem a maior inércia e) o corpo 2 tem a maior inércia

6 38. (UFF) Um fazendeiro possui dois cavalos igualmente fortes. Ao prender qualquer um dos cavalos com uma corda a um muro (figura 1), observa que o animal, por mais que se esforce, não consegue arrebentá-la. Ele prende, em seguida, um cavalo ao outro, com a mesma corda. A partir de então, os dois cavalos passam a puxar a corda (figura 2) tão esforçadamente quanto antes. A respeito da situação ilustrada pela figura 2, é correto afirmar que: a) a corda arrebenta, pois não é tão resistente para segurar dois cavalos b) a corda pode arrebentar, pois os dois cavalos podem gerar, nessa corda, tensões até duas vezes maiores que as da situação da figura 1 c) a corda não arrebenta, pois a resultante das forças exercidas pelos cavalos sobre ela é nula d) a corda não arrebenta, pois não está submetida a tensões maiores que na situação da figura 1 e) não se pode saber se a corda arrebenta ou não, pois nada se disse sobre sua resistência 39. (UFRJ) O desenho representa uma saladeira com a forma de um hemisfério; em seu interior há um morango em repouso na posição indicada. a) Determine a direção e o sentido da força f exercida pela saladeira sobre o morango e calcule seu módulo em função do módulo do peso P do morango. b) Informe em que corpos estão atuando as reações à força f e ao peso P. Colégio Franco-Brasileiro 6 de módulo igual a 10N, aplicada ao bloco 1 e passam a deslizar sobre a superfície com atrito desprezível. a) Determine a direção e o sentido da força ur F12 exercida pelo bloco 1 sobre o bloco 2 e calcule seu módulo. b) Determine a direção e o sentido da força ur F 21 exercida pelo bloco 2 sobre o bloco 1 e calcule seu módulo. 41. (UFRJ) Dois blocos de massa igual a 4kg e 2kg, respectivamente, estão presos entre si por um fio inextensível e de massa desprezível. Deseja-se puxar o conjunto por meio de uma força F cujo módulo é igual a 3N sobre uma mesa horizontal e sem atrito. O fio é fraco e corre o risco de romper-se. Qual o melhor modo de puxar o conjunto sem que o fio se rompa, pela massa maior ou pela menor? Justifique sua resposta. 42. (UFRJ) Um trem está se deslocando para a direita sobre trilhos retilíneos e horizontais, com movimento uniformemente variado em relação à Terra. Uma esfera metálica, que está apoiada no piso horizontal de um dos vagões, é mantida em repouso em relação ao vagão por uma mola colocada entre ela e a parede frontal, como ilustra a figura. A mola encontra-se comprimida. 40. (UFRJ) O bloco 1, de 4kg, e o bloco 2, de 1 kg, representados na figura, estão justapostos e apoiados sobre uma superfície plana e horizontal. Eles são acelerados pela força horizontal F ur,

7 Suponha desprezível o atrito entre e esfera e o piso do vagão. a) Determine a direção e o sentido da aceleração do trem em relação à Terra. b) Verifique se o trem está se deslocando em relação à Terra com movimento uniformemente acelerado ou retardado, justificando sua resposta. 43. Um corpo de massa 4,0kg está pendurado em um dinamômetro que está fixo no teto de um elevador, numa região em que g=10m/s 2. Uma pessoa, dentro do elevador, observa que o ponteiro do dinamômetro assinala 48N. a) Com essa informação é possível determinar se o elevador está subindo ou descendo? b) Quais são os movimentos possíveis? c) Qual é o módulo da aceleração do elevador? 44. (UFRJ) Uma pessoa idosa, de 68kg, ao se pesar, o faz apoiada em sua bengala como mostra a figura. Com a pessoa em repouso a leitura da balança é de 650N. Considere g=10m/s 2. a) Supondo que a força exercida pela bengala sobre a pessoa seja vertical, calcule o seu módulo e determine o seu sentido. b) Calcule o módulo da força que a balança exerce sobre a pessoa e determine a sua direção e o seu sentido. 45. (UFRJ) A figura mostra um helicóptero que se move verticalmente em relação à Terra, transportando uma carga de 100kg por meio de um cabo de aço. O cabo pode ser considerado inextensível e de massa desprezível quando comparada à da carga. Considere g=10m/s 2. Colégio Franco-Brasileiro 7 Suponha que, num determinado instante, a tensão no cabo de aço seja igual a 1200 N. a) Determine, neste instante, o sentido do vetor aceleração da carga e calcule o seu módulo. b) É possível saber se, nesse instante, o helicóptero está subindo ou descendo? Justifique a sua resposta. 46. Um vagão está em movimento e, no seu interior, um pêndulo simples permanece como indica a figura, formando um ângulo de 45 com a direção vertical. Seja g=10m/s 2. Qual a aceleração do vagão nessas condições. 47. Um vagão move-se sobre trilhos retos e horizontais, com movimento uniformemente acelerado, numa região em que g=10m/s 2. Preso ao teto do vagão há um pêndulo simples que se mantém em repouso em relação ao vagão, formando um ângulo com a vertical. São dados: sen =0,60 e cos =0,80. Sabendo que a massa da partícula presa ao fio é m=4,0kg, calcule a força de tração no fio. 48. (UFRJ) A figura 1 mostra um bloco em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. Nesse caso, a superfície exerce sobre o bloco uma força ur F. A figura 2 mostra o mesmo bloco deslizando, com movimento uniforme, descendo uma rampa inclinada em relação à horizontal segundo a reta de maior declive. Nesse caso a ur rampa exerce sobre o bloco uma força F. Compare ur ur F e F e verifique se ur ur F < F, ur ur F = F ou ur ur F > F. Justifique sua resposta.

8 49. O sistema indicado está em repouso graças a força de atrito entre o bloco de massa 10kg e o plano horizontal de apoio. Os fios e as polias são ideais e adota-se g=10m/s 2. a) Qual o sentido da força de atrito no bloco de massa 10kg? b) Qual a intensidade dessa força? 50. Sobre um piso horizontal repousa uma caixa de massa 2, kg. Um homem a empurra, aplicando-lhe uma força paralela ao piso, conforme sugere o esquema abaixo. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o piso é 0,10 e, no local, g=10m/s 2. Determine: a) a intensidade da força com que o homem deve empurrar a caixa para colocá-la na iminência de movimento; b) a intensidade da força de atrito que se exerce sobre a caixa, quando o homem a empurra com 50N. Colégio Franco-Brasileiro Considere um caminhão de frutas trafegando em movimento retilíneo numa estrada horizontal, com velocidade uniforme de v = 20m/s. O caminhão transporta, na caçamba, uma caixa de maçãs de massa total m = 30 kg. Ao avistar um sinal de trânsito a 100 m, o motorista começa a frear uniformemente, de modo a parar junto a ele. a) Faça um esquema das forças que atuam sobre a caixa durante a frenagem. b) Calcule o módulo da componente horizontal da força que o chão da caçamba do caminhão exerce sobre a caixa durante a frenagem. Sabendo que a força ur F é horizontal e que sua intensidade vale 50N, calcule: a) o módulo da aceleração do sistema; b) a intensidade da força de tração no fio. GBRT: a) 5m/s 2 b) 30N 52. À medida que cresce a velocidade de um objeto que cai em linha reta em direção ao solo, cresce também a força de atrito com o ar, até que, em determinado instante, torna-se nula a força resultante sobre esse objeto. A partir desse instante, o objeto. a) interrompe sua queda em direção ao solo. b) inverte o sentido da sua velocidade. c) continua caindo com velocidade crescente. d) continua caindo, mas a velocidade é decrescente. e) continua caindo, mas a velocidade é constante. 53. Uma jogadora de basquete arremessa uma bola tentando atingir a cesta. Parte da trajetória seguida pela bola está representada na figura. Considerando a resistência do ar, assinale a alternativa cujo diagrama MELHOR representa as forças que atuam sobre a bola no ponto P dessa trajetória. 54. Uma caminhonete sobe uma rampa inclinada com velocidade constante, levando um caixote em sua carroceria, conforme ilustrado na figura a seguir. Sabendo-se que P é o peso do caixote, N a força normal do piso da caminhonete sobre o caixote e f(a) a força de atrito entre a superfície inferior do caixote e o piso da caminhonete, o diagrama

9 de corpo livre que melhor representa as forças que atuam sobre o caixote é: Colégio Franco-Brasileiro A figura a seguir ilustra um jovem empurrando uma caixa com uma força F horizontal. A melhor representação das forças que atuam sobre o jovem é: 55. No último jogo do Vasco contra o Flamengo, um certo jogador chutou a bola e a trajetória vista por um repórter, que estava parado em uma das laterais do campo, é mostrada na figura a seguir. Admita que a trajetória não seja uma parábola perfeita e que existe atrito da bola com o ar durante a sua trajetória. No ponto A, o segmento de reta orientado que melhor representa a força de atrito atuante na bola é: 58. (UERJ) Considere um carro de tração dianteira que acelera no sentido indicado na figura em destaque. O motor é capaz de impor às rodas de tração um determinado sentido de rotação. Só há movimento quando há atrito estático, pois, na sua ausência, as rodas de tração patinam sobre o solo, como acontece em um terreno enlameado. O diagrama que representa corretamente as forças de atrito estático que o solo exerce sobre as rodas é: 56. A figura 1 a seguir mostra um bloco que está sendo pressionado contra uma parede vertical com força horizontal ù e que desliza para baixo com velocidade constante. O diagrama que melhor representa as forças que atuam nesse bloco é: 59. Um bloco de madeira desloca-se sobre uma superfície horizontal, com velocidade constante, na direção e sentido da seta, puxado por uma pessoa, conforme a figura a seguir. A resultante das forças que a superfície exerce sobre o bloco pode ser representada por:

10 Colégio Franco-Brasileiro Um observador vê um pêndulo preso ao teto de um vagão e deslocado da vertical como mostra a figura a seguir. Sabendo que o vagão se desloca em trajetória retilínea, ele pode estar se movendo de a) A para B, com velocidade constante. b) B para A, com velocidade constante. c) A para B, com sua velocidade diminuindo. d) B para A, com sua velocidade aumentando. e) B para A, com sua velocidade diminuindo.