SÉRIE DE EXERCÍCIOS DE FÍSICA CURSO DE ENSAIOS EM VOO (CEV)

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1 SÉRIE DE EXERCÍCIOS DE FÍSICA CURSO DE ENSAIOS EM VOO (CEV)

2 1) As vezes, um fator de conversão pode ser deduzido mediante o conhecimento de uma constante em dois sistemas diferentes. O peso de um pé cúbico de água é 62,4 libras. De posse desta informação, e sabendo que 1cm 3 de água tem a massa de 1g e um pé tem 30,48 cm, determine qual o peso, em libras, de uma massa 1kg. a) 2,0 lb b) 2,2 lb c) 2,4 lb d) 2,6 lb 2) Assinale a alternativa correta o tempo. a) Quando a aceleração é nula, a partícula não pode estar em movimento. b) A velocidade média é sempre igual à média aritmética das velocidades inicial e final. c) A equação x = x + v t a0 t 2 vale para todos os movimentos unidimensionais. d) O deslocamento é medido pelo tamanho da área subtendida pela curva da velocidade contra 3) Uma partícula se move com a aceleração constante de 3m/s 2. Quando t = 4s ela está em x = 100m. Em t = 6s a sua velocidade é 15m/s. Determinar sua posição em t = 6s. a) 124m b) 146m c) 168m d) 180m 4) Um carro vai a 80km/h nas proximidades de uma escola. Um segundo carro começa a persegui-lo, partindo do repouso, no instante em que o "apressadinho" passa por ele, acelerando a 8 km/h.s. Qual a velocidade do segundo carro quando ele alcança o apressado? a) 100 km/h b) 120 km/h c) 140 km/h d) 160 km/h 5) Se as componentes do vetor velocidade de um móvel são: v x = 2t; v y = 3t 2 e v z = 3, sabendo-se que o móvel partiu da origem quando t = 0, determine: i) o vetor velocidade quando t = 2s; ii) o vetor aceleração quando t = 2s; 2

3 iii) o vetor posição quando t = 2s; a) r r r r v ( 2) = 4i + 12j + 3k r r r a ( 2 ) = 2i + 12j r r r r x 2 = 4i + 8j + 6k ( ) b) r r r r v 2 = 4i + 8j + 3k r r r a 2 = 2i + 6j r r r r x 2 = 4i + 8j + k ( ) ( ) ( ) c) r r r r v 2 = 4i + 12j + 3k r r r a 2 = i + 6j r r r r x 2 = 2i + 4j + 3k ( ) ( ) ( ) d) r r r r v ( 2 ) = 4i + 8j + 3k r r r a ( 2 ) = 2i + 6j r r r r x 2 = 2i + 4j + 3k ( ) (MUITO DIFÍCIL) 6) Considere a figura abaixo. Um canhão é ajustado para lançar projéteis, com velocidade inicial v o, diretamente para cima, na rampa de uma colina cujo ângulo de elevação vale α. Determine o ângulo formado entre a direção da bala do canhão e a horizontal para que se obtenha o alcance máximo possível sobre o plano inclinado da colina. R V 0 a) α + (π/4) b) (α/2) + (π/4) c) (α/3) + (π/4) d) (α/4) + (π/4) 7) Uma aeronave voa com a velocidade de 250m/s durante uma curva nivelada de 2500m de raio. Calcule a sua velocidade angular e aceleração normal. 3

4 a) w = 0,1 rad/s c) w = 10 rad/s a N = 2,5m/s 2 a N = 2,5m/s 2 b) w = 0,1 rad/s d) w = 10 rad/s a N = 25m/s 2 a N = 25m/s 2 8) Assinale a alternativa correta: (ELEMENTAR) a) A massa de um corpo depende da sua localização. b) As leis de Newton só valem nos referenciais inerciais. c) O movimento de um corpo está sempre na direção da força resultante. d) Se um corpo não está acelerado, não podem existir forças agindo sobre ele. 9) Uma força única de 10N atua sobre uma massa m, que parte do repouso e percorre uma distância retilínea de 18m em 6s. Calcular a massa. a) 3,3 kg b) 6,7 kg c) 10 kg d) 30 kg 10) Uma pessoa empurra duas massas por sobre uma superfície horizontal, conforme a figura abaixo. Uma delas tem 2 kg e a outra 1 kg. A pessoa exerce uma força de 5 N sobre a massa de 2 kg. Calcule a aceleração da massa de 1 kg e a força resultante sobre a massa de 2kg. 5N 2 Kg A 1 Kg B a) a B = 1,67m/s 2 c) a B = 5 m/s 2 F RA = 1,66N F RA = 5N b) a B = 1,67m/s 2 d) a B = 5m/s 2 F RA = 3,34N F RA = 10N 4

5 11) Um corpo de 4kg está sujeito a duas forças F 1 = 2 r r i 3 j N e F 2 = 4i r + 11j r N. O corpo está em repouso na origem dos tempos. Calcule onde está o objeto no instante t = 3s. r r a) 2, 25 i - 15,75 j r r b) 4, 5 i - 31,5 j r r c) 6, 75 i + 9 j r r d) 13, 5 i + 18 j (DIFÍCIL) 12) Um disco de 30 cm de diâmetro gira com uma frequência de 33,3 voltas por minuto. Uma moeda com 3g está colocada na borda do disco. Qual é a força de atrito sobre a moeda, caso ela não escorregue. a) 1, N b) 2, N c) 5, N d) 1, N 13) Um homem caindo pode manter a velocidade constante e igual a 96 km/h ajustando a sua forma. Caso o seu peso seja 668 N, qual é o valor da constante b da força retardadora proporcional à velocidade. a) 1,9 N.s2/m b) 7,0 N.s2/m c) 15,2 N.s2/m d) 25 N.s 2 /m 14) Um corpo de massa 100 kg é puxado, com aceleração 0,5 m/s 2, ao longo de uma mesa lisa, por um cabo, que estica 0,3 cm. Admitindo que o cabo seja uma mola que obedece à lei de Hooke, determine a sua constante de força. a) 15 N.cm b) 15 N.m c) 167 N/cm d) 167 N/m 5

6 15) Um bloco de 4,0 kg é colocado sobre outro de 5,0 kg. Mantendo-se o bloco inferior fixo, para fazer o bloco de cima escorregar sobre o bloco inferior é necessário aplicar uma força horizontal de 15 N sobre o bloco superior. Os blocos são agora colocados sobre uma horizontal sem atrito, conforme indicado na figura abaixo. Determine a força F horizontal máxima que pode ser aplicada ao bloco inferior para que os blocos se movam permanecendo juntos. a) 15 N b) 33,75 N c) 28 N d) 48,75 N F 4,0 Kg 5,0 Kg (ELEMENTAR) 16) Considerando um corpo caindo num vagão de estrada de ferro, inicialmente em repouso mas com aceleração a para a direita, indique como um observador no solo, num referencial inercial, e um observador no vagão, respectivamente, vêem o corpo cair. a) O primeiro vê o corpo acelerar para baixo e para a direita e o segundo vê o corpo cair na vertical. b) O primeiro vê o corpo acelerar para baixo e para a esquerda e o segundo vê o corpo cair na vertical. c) O primeiro vê o corpo cair na vertical e o segundo vê o corpo acelerar para baixo e para a direita. d) O primeiro vê o corpo cair na vertical e o segundo vê o corpo acelerar para baixo e para a esquerda. (ELEMENTAR) 17) Um garoto, no centro de uma plataforma girante, conforme mostram as figuras abaixo, joga uma bola para um outro, na borda da plataforma. Indique como um observador em um referencial inercial e um outro na plataforma girante, respectivamente, veêm o movimento da bola. 6

7 V V a) O primeiro vê a bola ser desviada para a direita e o segundo vê a bola mover-se em linha reta. b) O primeiro vê a bola ser desviada para a esquerda e o segundo vê a bola mover-se em linha reta. c) O primeiro vê a bola mover-se em linha reta e o segundo vê a bola ser desviada para a direita. d) O primeiro vê a bola mover-se em linha reta e o segundo vê a bola ser desviada para a esquerda. 18) Um bloco de 4,0 kg move-se em linha reta sobre uma superfície horizontal sem atrito, sob a influência de uma força que varia em função da posição de acordo com o gráfico indicado abaixo. Calcule o trabalho realizado pela força quando o bloco parte da origem e atinge a posição x = 8,0 m. a) 15 J b) 25 J c) 35 J d) 60 J 7

8 19) Um corpo de 5 kg é levantado por uma corda que exerce sobre sobre ele uma tensão T que o acelera de 5m/s 2. O corpo é levantado 3m. Calcule a tensão T e a energia cinética final do corpo, depois do mesmo ter sido elevado de 3m, partindo do repouso. a) T = 25 N c) T = 74 N E C = 75 J E C = 75 J b) T = 25 N d) T = 74 N E C = 222 J E C = 222 J 20) Uma caixa de 5kg é deslocada uma distância de 6m ao longo de uma superfície plana e lisa, por uma força de 20N que faz um ângulo de 30º com a horizontal. Calcular a velocidade final da caixa, quando ela está inicialmente em repouso. a) V = 6,45m/s b) V = 6,93m/s c) V = 7,37m/s d) V = 7,72m/s (DIFÍCIL) 21) Uma força constante de 4N atua num ângulo de 30º com a horizontal, sobre um corpo de 2 kg; que está sobre uma superfície plana com atrito. O corpo move-se com velocidade constante de 50 cm/s. Calcule o coeficiente de atrito e a potência da força aplicada. a) µ = 0,177 P = 1,73 W c) µ = 0,197 P = 1,73 W b) µ = 0,177 P = 173 W d) µ = 0,197 P = 173 W 8

9 22) Assinale a alternativa correta: a) Somente forças conservativas efetuam trabalho. b) O trabalho efetuado por uma força conservativa cresce a energia potencial associada a esta força. c) A força de atrito exercida sobre um corpo que escorrega é um exemplo de uma força conservativa. d) A força exercida por um garoto que chuta uma bola é um exemplo de uma força nãoconservativa. 23) Uma mola obedece a lei de Hooke com a constante de força K = 10 4 N/m. De quanto deve ser esticada para a sua energia potencial ser de 100 J? a) x = 1 cm b) x = 8,2 cm c) x = 10 cm d) x = 14,1 cm (MUITO DIFÍCIL) 24) A função energia potencial é dada por U(x) = U 0 ln x x 0, onde U o e x o são constantes. Determine a força F X. a) - U O /x b) - U O x O /x c) - U O 2 ln d) - U O 2 x O ln x x o x x o 9

10 25) Uma pequena massa m escorrega sem atrito ao longo da montanha russa esquematizada na figura abaixo. A parte circular tem o raio R, e a massa parte do repouso, no ponto P, à altura h medida em relação à base dos trilhos. Calcule o menor valor de h para que m atinja o topo da volta sem cair. a) 2,5 R b) 3 R c) 3,5 R d) 4 R P h m R 26) Em um tubo horizontal há um escoamento de água com a velocidade de 3m/s, sob pressão de N/m 2 (aproximadamente o dobro da pressão atmosfêrica). O encanamento, num certo trecho, fica com o diâmetro reduzido à metade. Qual a pressão na seção mais estreita? Dados: ρ água = 1g/cm 3 a) 1, N/m 2 b) 1, N/m 2 c) 1, N/m 2 d) 1, N/m 2 (MUITO DIFÍCIL) 27) Uma barra fixada entre dois suportes pode mover-se livremente na direção vertical, como mostra a figura abaixo. O extremo inferior da barra apoia-se numa cunha lisa, que se encontra em um plano horizontal. A massa da barra é m e da cunha M. Não há atrito. No momento inicial a barra e a cunha estavam em repouso. Determinar a velocidade v da cunha no momento em que a barra desce a altura h. 10

11 a) b) c) d) 2mgh 2 M + mtg α 2mgh 2 Mtg α + m 2mgh tgα M + m 2mgh tgα M cosα + m senα m M 28) Dois corpos de massas 2 kg e 4 kg tem, respectivamente, as velocidades de r r r r V 1 = 2i + 3j m / s e V 2 = 5i - 6j m / s. Calcule a velocidade do centro de massa. a) 1, 5 r r i - 4,5j m/s b) 8 r r i - 5j m/s 3 r r c) 3, 5i 1,5j m/s d) 4 r r i - 3j m/s 29) Uma bala de 20g é disparada horizontalmente com a velocidade de 250m /s, de uma arma com 1,5 kg. Qual seria a velocidade de recuo da arma, caso ela estivesse solta no instante do disparo? a) 3,15m/s b) 3,29m/s c) 3,33m/s d) 3,39m/s 11

12 (DIFÍCIL) 30) Um corpo de 3kg move-se com 5m/s, para a direita. Vai atrás de um outro, de 3kg, que se movimenta a 1m/s, também para a direita. Calcular a energia cinética total dos dois corpos no referencial do centro de massa. a) 12 J b) 22 J c) 27 J d) 39 J (MUITO DIFÍCIL) 31) Dos extremos de uma plataforma imóvel de comprimento l = 9,2m, um adulto e uma criança estão correndo ao encontro um do outro. Determinar em quanto deslizará a plataforma, quando o adulto passar de um extremo da plataforma ao outro. Sabe-se, que o adulto corre duas vezes mais rápido do que a criança. A massa da plataforma é m 1 = 600kg, a massa do adulto é m 2 = 60kg e a massa da criança é m 3 = 30kg. (Sugestão: O centro da massa do sistema homem-criança-plataforma não se desloca, uma vez que, na direção horizontal, este sistema é fechado). a) 0,2 m b) 0,4 m c) 0,6 m d) 0,8 m y 2 Kg 2 Kg 2m 3m z 2 Kg 2 Kg x 12

13 d) 84,5 kg.m 2 32) Determine o momento de inércia em relação a um eixo paralelo ao dos z e passando pelo centro de massa do sistema da figura abaixo. a) 26 kg.m 2 b) 41,5 kg.m 2 c) 62 kg.m 2 33) Um motor tem o torque de 541 N.m quando gira a 3500 rpm. Calcular a potência, em cavalovapor. Dados 1 CV = 735,5W a) 6,5 CV b) 43 CV c) 123 CV d) 270 CV 34) Uma aeronave que utiliza canard está em vôo de cruzeiro, sendo seu peso W de 6000 kgf e a força de sustentação L na asa de 5500 kgf. Qual será o valor da força aerodinâmica sobre o canard F C? Quanto deve valer a distância x da figura abaixo? Fc =? L W x =? 0,5 m a) F C = 500 kgf c) F C = kgf x = 2,5 m x = 2,5 m b) F C = 500 kgf d) F C = kgf x = 5,5m x = 5,5 m 13

14 35) Uma partícula descreve uma trajetória circular. Qual a mudança do seu momento angular quando o momento linear for duplicado, mantendo-se constantes os outros parâmetros. a) Duplica b) Triplica c) Não se altera d) É reduzido pela metade 36) Assinale a alternativa correta: a) Uma partícula deve percorrer um círculo para ter momento angular. b) O momento angular de uma particular é sempre perpendicular à sua velocidade. c) Quando o torque resultante sobre um corpo é nulo, o seu momento angular é nulo. d) Em geral, quando um corpo rola por um plano abaixo, sem escorregar, a força de atrito tem o módulo µ e N ; onde µ e é o atrito estático e N é a normal. (DIFÍCIL) 37) Um homem está no centro de uma plataforma circular, com os braços estendidos horizontalmente, segurando um corpo de 3, 5 kg em cada mão. Num certo instante, ele começa a girar em torno de um eixo vertical, a 0,5 rps. O momento de inércia do homem mais a plataforma é 5,5kg.m 2, e constante. Os dois corpos seguros pelo homem estão a 80cm do eixo de rotação. Depois de dar algumas voltas, o homem encolhe os braços e junta os dois corpos, de modo que eles ficam a 15cm do eixo de rotação. Calcule a nova velocidade angular. a) 0,88 rps b) 1,32 rps c) 1,81 rps d) 2,67 rps 14

15 (MUITO DIFÍCIL) 38) Considerando um cilindro maciço, de massa M e raio R, rolando para baixo, sem deslizar, em um plano inclinado, conforme a figura abaixo. Determine a velocidade do seu centro de massa quando o cilindro chega à base do plano. (Dados I CM = 1 2 MR 2 ) C R S h 0 C a) gh 3 b) 4gh 3 c) ghr 3 M d) 4ghR 3 M 39) Assinale a alternativa correta: a) Todo movimento períodico é harmônico simples. b) No movimento harmônico simples, o período é proporcional à amplitude. c) O movimento de um pêndulo é harmônico simples qualquer que seja o deslocamento. d) No movimento harmônico simples, a energia total é proporcional ao quadrado da amplitude. 40) Uma partícula tem uma posição x dada por x = 3 cos ( 5 π t + ) π, onde x está em metros e t em segundos. Qual a frequência f e qual o maior afastamento da partícula em relação ao equilíbrio. a) x = 1,5 m c) x = 3 m f = 2,5 Hz f = 2,5 Hz b) x = 1,5 m d) x = 3m f = 5 Hz f = 5 Hz 15

16 (ELEMENTAR) 41) Assinale V, para a(s) alternativa (s) verdadeira (s) e F, para a (s) alternativa (s) falsa (s) e, a seguir, indique a opção correspondente: I) Um sistema A não está em equilibrio com o sistema B, e este não está em equilíbrio com um outro C. Pode-se afirmar que a T A é diferente da T C. (T é a temperatura) II) Considere dois sistemas A e B inicialmente em equilíbrio térmico em contato através de uma parede. Quando a pressão em A cresce, a volume constante, e a pressão e o volume em B não se modificam, temos que a parede é adiabática. III) Todos os termômetros dão o mesmo resultado quando medem a temperatura de qualquer sistema. a) V, V, F b) V, F,V c) F, V, F d) F, F, V 42) Um mol de um gás está num recipente provido de um pistão e inicialmente sob a pressão de 2atm e a 27ºC. Qual é o volume inicial do gás? O gás é comprimido e aquecido, ao mesmo tempo, até atingir o volume inicial; a pressão chega a 2,5atm. Qual é a temperatura? (R = 8,31 J/mol. k ou R = 0,082 l l. atm /mol.k) a) V O = 1,1l T = 33,75ºC b) V O = 1,1l T = 102ºC c) V O = 12,3l T = 33,75ºC d) Vo = 12,3l T = 102ºC 16

17 43) Um pedaço de gelo de 200g, a 0º, é colocado em 500g de água a 20ºC. O sistema está num recipiente de capacidade calorífica desprezível e isolado das suas vizinhanças. Qual é a quantidade de gelo fundido? Dados: Calor latente de fusão da água = 79,7 cal/g e a capacidade calorífica da água = 1 cal/gºc. a) 100g b) 125,5g c) 175,5g d) 200g (DIFÍCIL) 44) Um mol de um gás está, inicialmente, no estado de pressão = 3atm, volume = 1l e energia interna = 456J. O gás é resfriado a volume constante até atingir a pressão de 2 atm. É então aquecido a pressão constante até atingir o volume de 3 l. Neste estado final tem-se que a energia interna é igual a 912J. Considerando que os processos são quase estáticos, calcule o calor fornecido durante o processo, sabendo que: 1 atm = 1, N/m 2 e 1l = 10-3 m 3. a) Q = 405 J b) Q = 621 J c) Q = 715 J d) Q = 861 J 45) Assinale a alternativa correta: a) A capacidade calorífica de um corpo é a quantidade de calor que ele pode armazenar numa dada temperatura. b) Quando um sistema passa de um estado 1 a um outro 2, o calor fornecido ao sistema é o mesmo em todos os processos. c) Quando um sistema passa de um estado 1 a um outro 2, o trabalho fornecido ao sistema é o mesmo em todos os processos. d) Quando um sistema passa de um estado 1 a um outro 2, sua variação de energia intena é a mesma em todos os processos. 46) Uma quantidade constante de ar expande-se adiabática e quase - estaticamente, de uma pressão inicial de 3atm e volume 2l a 20ºC, à um volume triplo do inicial. Qual a pressão final? Dados: Para o ar, γ = CP C V = 1,4 17

18 a) P = 0,64 atm b) P = 1 atm c) P = 9 atm d) P = 13,97 atm 47) Assinale a alternativa correta: (ELEMENTAR) a) Todos os ciclos de canot são reversiveis. b) Todas as máquinas térmicas têm o mesmo rendimento. c) O coeficiente de eficiência de um refrigerador não pode ser maior que a unidade. d) É impossível transferir uma dada quantidade de calor de uma fonte térmica fria para outra quente. 48) Uma máquina recebe 100 cal de calor e rejeita 60 cal em cada ciclo. Qual é o seu rendimento? a) 25 % b) 37,5 % c) 40 % d) 60 % 49) Uma máquina térmica opera entre as fontes de 127º C e 27º C, tirando 100 cal da quente, em cada ciclo. Qual é o maior rendimento possível desta máquina? a) 25 % b) 36,4 % c) 50 % d) 78,7 % (DIFÍCIL) 50) Um mol de um gás ideal sofre, inicialmente, uma expansão adiabática livre de V 1 = 12,3l e T 1 = 300K até V 2 = 24,6 l e T 2 = 300K. Há, então, uma compressão isotérmica e quase-estática que o faz retornar ao estado inicial. Qual é a variação de entropia do universo neste ciclo? Dados: R = 1,99 cal/mol.k. a) S = - 1,38cal/k b) S = 1,38 cal/k c) S = - 3,18 cal/k d) S = 3,18 cal/k 18

19 GABARITO DE FÍSICA QUESTÃO RESPOSTA QUESTÃO RESPOSTA 1 B 26 A 2 D 27 A 3 A 28 D 4 D 29 C 5 A 30 A 6 B 31 C 7 B 32 A 8 B 33 D 9 C 34 B 10 B 35 A 11 C 36 B 12 C 37 A 13 D 38 B 14 C 39 D 15 B 40 C 16 D 41 C 17 C 42 D 18 B 43 B 19 C 44 D 20 A 45 D 21 C 46 A 22 D 47 A 23 D 48 C 24 A 49 A 25 A 50 B 19

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