SECRETARIA DE SEGURANÇA PÚBLICA/SECRETARIA DE EDUCAÇÃO

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1 SECRETARIA DE SEGURANÇA PÚBLICA/SECRETARIA DE EDUCAÇÃO POLÍCIA MILITAR DO ESTADO DE GOIÁS COMANDO DE ENSINO POLICIAL MILITAR COLÉGIO DA POLÍCIA MILITAR UNIDADE POLIVALENTE MODELO VASCO DOS REIS DISCIPLINA: FÍSICA PROFESSOR: ELIESER GOUVEIA 1 BIMESTRE LISTA 4 VALOR DA PROVA: 10,0 DATA: SÉRIE: TURMA: N DE QUESTÕES: ALUNO(A): Nº: 08 /04/ ANO 40 OBSERVAÇÕES: 3. Se marcar mais de uma alternativa a questão será anulada; NOTA: 1. TODAS as questões devem ser respondidas à caneta (azul ou preta); *QUESTAO SEM RESOLUÇÃO NÃO SERÁ CORRIGIDA! 2. Não serão aceitas rasuras ou uso de corretivo, implicando na anulação. 4. No caso de COLA ou suspeita, será atribuída a nota ZERO! 5. Prova sem NOME, Nº DE CHAMADA E TURMA, NÃO será corrigida! EXERCÍCIOS 01-(UFMG-MG) Rita está esquiando numa montanha dos Andes. A energia cinética dela em função do tempo, durante parte do trajeto, está representada neste gráfico: 02-(PUC-RJ) Determine a massa de um avião viajando a 720km/h, a uma altura de m do solo, cuja energia mecânica iotal é de 70, J Considere a energia potencial gravitacional como zero no solo.(g=10m/s 2 ) a) 1000 kg. b) 1400 kg. c) 2800 kg. Os pontos Q e R, indicados nesse gráfico, correspondem a dois instantes diferentes do movimento de Rita. Despreze todas as formas de atrito. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que Rita atinge a) velocidade máxima em Q e altura mínima em R. b) velocidade máxima em R e altura máxima em Q. c) velocidade máxima em Q e altura máxima em R. d) velocidade máxima em R e altura mínima em Q. d) 5000kg e) kg. 03-(PUC-RJ) Uma pedra, deixada cair de um edifício, leva 4s para atingir o solo. Desprezando a resistência do ar e considerando g = 10 m/s 2, escolha a opção que indica a altura do edifício em metros. a) 20 b) 40 c) 80 d) 120 e) 160

2 04-(PUC-MG) Um ciclista desce uma rua inclinada, com forte vento contrário ao seu movimento, com velocidade constante. Pode-se afirmar que: a) sua energia cinética está aumentando. b) sua energia potencial gravitacional está diminuindo c) sua energia cinética está diminuindo. d) sua energia potencial gravitacional é constante. 06- (Uffrj-RJ) O salto com vara é, sem dúvida, uma das disciplinas mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Na última Olimpíada de Atenas a atleta russa, Svetlana Feofanova, bateu o recorde feminino, saltando 4,88 m. A figura a seguir representa um atleta durante um salto com vara, em três instantes distintos. Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e III, respectivamente. a) - cinética - cinética e gravitacional - cinética e gravitacional b) - cinética e elástica - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional c) - cinética - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional d) - cinética e elástica - cinética e elástica - gravitacional 05-(PUC-MG) Os gatos conseguem sair ilesos de muitas quedas. Suponha que a maior velocidade que ele possa atingir o solo, sem se machucar, seja de 29 km/h. Então, desprezando-se a resistência do ar e considerando g = 10m/s 2, a altura máxima de queda para que um gato, partindo do repouso, nada sofra é, aproximadamente, de: e) - cinética e elástica - cinética e gravitacional gravitacional 7-(Ufpe) Com base na figura a seguir, calcule a menor velocidade com que o corpo deve passar pelo ponto A para ser capaz de atingir o ponto B. Despreze o atrito e considere g = 10 m/s 2. a) 6,4 m b) 10 m c) 2,5 m d) 3,2 m e) 8,2m

3 08-(PUC-RS) Um bloco de 4,0 kg de massa, e velocidade de 10m/s, movendo-se sobre um plano horizontal, choca-se contra uma mola, como mostra a figura 10-(UFMG-MG) Daniel e André, seu irmão, estão parados em um tobogã, nas posições mostradas nesta figura: Sendo a constante elástica da mola igual a 10000N/m, o valor da deformação máxima que a mola poderia atingir, em cm, é a) 1 b) 2 c) 4 d) 20 e)40 Daniel tem o dobro do peso de André e a altura em que ele está, em relação ao solo, corresponde à metade da altura em que está seu irmão. Em um certo instante, os dois começam a escorregar pelo tobogã. Despreze as forças de atrito. É CORRETO afirmar que, nessa situação, ao atingirem o nível do solo, André e Daniel terão 09-(UNICAMP-SP) Um brinquedo que muito a- grada às crianças são os lançadores de objetos em uma pista. Considere que a mola da figura a seguir possui uma constante elástica k = 8000 N/m e massa desprezível. Inicialmente, a mola está comprimida de 2,0 cm e, ao ser liberada, empurra um carrinho de massa igual a 0,20 kg. O carrinho abandona a mola quando esta atinge o seu comprimento relaxado, e percorre uma pista que termina em uma rampa. Considere que não há perda de energia mecânica por atrito no movimento do carrinho. a) energias cinéticas diferentes e módulos de velocidade diferentes. b) energias cinéticas iguais e módulos de velocidade iguais. c) energias cinéticas diferentes e módulos de velocidade iguais. d) energias cinéticas iguais e módulos de velocidade diferentes. 11-(Ufpe-PE) Uma bolinha de massa m = 200 g é largada do repouso de uma altura h, acima de uma mola ideal, de constante elástica k = 1240 N/m, que está fixada no piso (ver figura). a) Qual é a velocidade do carrinho quando ele abandona a mola? b) Na subida da rampa, a que altura o carrinho tem velocidade de 2,0 m/s? Ela colide com a mola comprimindo-a por Dx = 10 cm. Calcule, em metros, a altura inicial h. Despreze a resistência do ar.(g=10m/s 2 )

4 12-(MACKENZIE-SP) A figura mostra o instante em que uma esfera de 4 kg é abandonada do repouso, da posição P, e cai sobre a mola ideal de constante elástica N/m. O maior valor da velocidade atingida por essa esfera, no seu movimento descendente, é 15-(Ufpe-PE) Uma bolinha presa a um fio de comprimento L = 1,6 m que está fixado no teto, é liberada na posição indicada na figura (ponto A). Ao passar pela posição vertical, o fio encontra um pino horizontal fixado a uma distância h = 1,25 m (ver figura). a) 3 m/s b) 4 m/s c) 5 m/s d) 6 m/s e) 7 m/s 13-(Ufg) Um bloco de massa igual a 0,5 kg é abandonado, em repouso, 2 m acima de uma mola vertical de comprimento 0,8 m e constante elástica igual a 100 N/m, conforme o diagrama. 16 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. Calcule o menor comprimento que a mola atingirá. Considere g = 10 m/s 2 Chamando de W1 e W2 os trabalhos realizados pela força gravitacional sobre essas toras, pode-se afirmar que: a) W1 = 2.W2; W1 > 0 e W2 < 0 14-(Ufpb) Um bloco de 1 kg, preso a uma mola de constante elástica 800 N/m e massa desprezível, oscila sobre um plano horizontal sem atrito com amplitude A = 0,5 m. No instante em que a energia cinética do bloco se iguala à energia potencial da mola, a velocidade do bloco vale: b) W1 = 2.W2; W1 < 0 e W2 > 0 c) W1 = W2; W1 < 0 e W2 < 0 d) 2.W1 = W2; W1 > 0 e W2 > 0 e) 2.W1 = W2; W1 < 0 e W2 < 0 a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s

5 17 Um esquiador, com todos seus apetrechos, tem massa de 80kg e chega ao final de uma encosta, deslizando na neve, com velocidade de 108km/h. Suponha-se que ele consiga parar exclusivamente com o auxílio da própria neve, colocando os 19-(UFJF-MG) Um trenó, com um esquimó, começa a descer por uma rampa de gelo, partindo do repouso no ponto P, à altura de 20m. Depois de passar pelo ponto Q, atinge uma barreira de proteção em R, conforme a figura. esquis em oposição ao movimento. Nesse caso, o módulo do trabalho realizado pela neve sobre o esquiador, em joules, é de: a) b) c) d) e) (Ufam) Uma bolinha de massa m é abandonada do ponto A de um trilho, a uma altura H do solo, e descreve a trajetória ABCD indicada na figura abaixo. O conjunto trenó-esquimó possui uma massa total de 90kg. O trecho QR encontra-se na horizontal. Despreze as dimensões do conjunto, o atrito e a resistência do ar durante o movimento. a) Usando o princípio da conservação da energia mecânica, calcule a velocidade com que o conjunto chega ao ponto Q na base da rampa. b) Em R encontra-se uma barreira de proteção feita de material deformável usada para parar o conjunto após a descida. Considere que, durante o choque, a barreira não se desloca e que o conjunto se choca contra esta e pára. Sabendo que a barreira de proteção sofreu uma deformação de 1,5m durante o choque, calcule a força média exercida por ela sobre o conjunto. A bolinha passa pelo ponto mais elevado da trajetória parabólica BCD, a uma altura h do solo, com velocidade cujo módulo vale VC=10m/s, e atinge o solo no ponto D com velocidade de módulo igual a VD=20m/s. Podemos afirmar que as alturas referidas no texto valem: (g=10m/s 2 ) a) H=19m; h=14m b) H=18m; h=10m c) H=12m; h=4m d) H=12m; h=15m e) H=20m; h=15m

6 20-(FUVEST-SP) No salto com vara, um atleta corre segurando uma vara e, com perícia e treino, consegue projetar seu corpo por cima de uma barra. Para uma estimativa da altura alcançada nesses saltos, é possível considerar que a vara sirva apenas para converter o movimento horizontal do atleta (corrida) em movimento vertical, sem perdas ou acréscimos de energia. Na análise de um desses saltos, foi obtida a seqüência de imagens reproduzida acima. 21 Usina Hidrelétrica de Tucuruí atende aos estados do Pará (87%), Maranhão (97%) e Tocantins (67%). A potência total de energia elétrica gerada, atingida quando todas as suas unidades geradoras estão em funcionamento, chega a 8370 MW. Percebe-se a enorme quantidade de energia acumulada pelo lago represado. Se desprezarmos as perdas de energia, durante o processo de geração, e considerarmos que o desnível entre o lago represado (reservatório) e o leito normal do rio é de 72 m de altura, o valor médio da massa de água, medida em milhões de Kg(MKg), movimentada pelas turbinas, em cada segundo, é de, aproximadamente: Dados: considere g = 10 m/s 2 1M = Nesse caso, é possível estimar que a velocidade máxima atingida pelo atleta, antes do salto, foi de, aproximadamente, *Desconsidere os efeitos do trabalho muscular após o início do salto. a) 4 m/s b) 6 m/s c) 7 m/s d) 8 m/s e) 9 m/s a) 7,564 b) 11,625 c) 20,512 d) 32,500

7 22.Um corpo de massa m desliza sobre o plano horizontal, sem atrito ao longo do eixo AB, sob a ação de duas forças F1 e F2, de acordo com a figura a seguir. A força F1 é constante, tem módulo igual a 10 N e forma com a vertical um ângulo θ = 30º. 23-(ITA-SP) Um pequeno bloco, solto com velocidade nula a uma altura h, move-se sob o efeito da gravidade e sem atrito sobre um trilho em forma de dois quartos de círculo de raio R, que se tangenciam, como mostra a figura. A força F2 varia de acordo com o gráfico a seguir: A mínima altura inicial h que acarreta a saída do bloco do trilho, após o ponto A é: a) 4R/3 b) 5R/4 c) 3R/2 d) 5R/2 e) 2R O trabalho realizado pelas forças F1 e F2, para que o corpo sofra um deslocamento de 0 a 4m, em joules, vale: a) Um aerogerador, que converte energia eólica em elétrica, tem uma hélice como a representada na figura abaixo. A massa do sistema que gira é M = 50 toneladas, e a distância do eixo ao ponto P, chamada de raio de giração, é R = 10 m. A energia cinética do gerador com a hélice em movimento é dada por E = 1/2(MVP 2 ), sendo PV o módulo da velocidade do ponto P. Se o período de rotação da hélice é igual a 2 s, qual é a energia cinética do gerador? Considere π igual a 3. b) 47 c) 27 d) 50 e) 40 a) 6,250 x 10 5 J. b) 2,250 x 10 7 J. c) 5,625 x 10 7 J. d) 9,000 x 10 7 J.

8 25.-(CESGRANRIO-RJ) Uma esfera de massa 0,10kg rola sobre o perfil da montanha russa mostrado na figura abaixo. 27- (UNESP-SP) No esporte conhecido como "ioiô humano", o praticante, preso à extremidade de uma corda elástica, cai da beira de uma plataforma para as águas de um rio. Sua queda é interrompida, a poucos metros da superfície da água, pela ação da corda elástica, que tem a outra extremidade firmemente presa à beira da plataforma. No instante representado, ela se move para baixo (veja seta) com energia cinética igual a 0,10J. Embora o atrito seja muito pequeno, a bola acabará parando na posição: (g=10m/s 2 ) a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) O automóvel da figura tem massa de 1, kg e, no ponto A, desenvolve uma velocidade de 10 m/s. Estando com o motor desligado, descreve a trajetória mostrada, atingindo uma altura máxima h, chegando ao ponto B com velocidade nula. Considerando a aceleração da gravidade local como g = 10m/s 2 e sabendo-se que, no trajeto AB, as forças não conservativas realizam um trabalho de módulo 1, J, concluímos que a altura h é de: Suponha que, nas condições citadas acima, a distensão máxima sofrida pela corda, quando usado por um atleta de peso 750 N, é de 10 metros, e que seu comprimento, quando não distendida, é de 30 metros. Nestas condições: a) A que distância da plataforma está o atleta, quando chega ao ponto mais próximo da água? b) Qual o valor da constante elástica da corda? (Despreze o atrito com o ar e a massa da corda, e considere igual a zero o valor da velocidade do atleta no início da queda.) Sistemas dissipativos 28-(UFSCAR-SP) O trabalho realizado por uma força conservativa independe da trajetória, o que não acontece com as forças dissipativas, cujo trabalho realizado depende da trajetória. São bons exemplos de forças conservativas e dissipativas, respectivamente, a) peso e massa. a) 12 m b) 14 m c) 16 m d) 18 m e) 20 m b) peso e resistência do ar. c) força de contato e força normal. d) força elástica e força centrípeta. e) força centrípeta e força centrífuga.

9 29-(UNIFESP-SP) Na figura estão representadas duas situações físicas cujo objetivo é ilustrar o conceito de trabalho de forças conservativas e dissipativas. 30-(FGV-SP) Devido a forças dissipativas, parte da energia mecânica (E) de um sistema foi convertida em calor, circunstância caracterizada pelo gráfico apresentado Em I, o bloco é arrastado pela força ù sobre o plano horizontal; por causa do atrito, quando a força cessa o bloco pára. Em II, o bloco, preso à mola e em repouso no ponto O, é puxado pela força sobre o plano horizontal, sem que sobre ele atue nenhuma força de resistência; depois de um pequeno deslocamento, a força cessa e o bloco volta, puxado pela mola, e passa a oscilar em torno do ponto O. Essas figuras ilustram: a) I: exemplo de trabalho de força dissipativa (força de atrito), para o qual a energia mecânica não se conserva; II: exemplo de trabalho de força conservativa (força elástica), para o qual a energia mecânica se conserva. b) I: exemplo de trabalho de força dissipativa (força de atrito), para o qual a energia mecânica se conserva; II: exemplo de trabalho de força conservativa (força elástica), para o qual a energia mecânica não se conserva. c) I: exemplo de trabalho de força conservativa (força de atrito), para o qual a energia mecânica não se conserva; II: exemplo de trabalho de força dissipativa (força elástica), para o qual a energia mecânica se conserva. d) I: exemplo de trabalho de força conservativa (força de atrito), para o qual a energia mecânica se conserva; II: exemplo de trabalho de força dissipativa (força elástica), para o qual a energia mecânica não se conserva. e) I: exemplo de trabalho de força dissipativa (força de atrito); II: exemplo de trabalho de força conservativa (força elástica), mas em ambos a energia mecânica se conserva. Sabendo-se que a variação da energia potencial desse sistema foi nula, o trabalho realizado sobre o sistema nos primeiros 4 segundos, em J, foi, em módulo, A) B) C) 900. D) 800. E) (FGV-SP) Ao passar pelo ponto A, a uma altura de 3,5m do nível de referência B, uma esfera de massa 2kg, que havia sido abandonada de um ponto mais alto que A, possui velocidade de 2m/s. A esfera passa por B e, em C, a 3,0m do mesmo nível de referência, sua velocidade torna-se zero. A parcela de energia dissipada por ações resistentes sobre a esfera é, em J. Dados: g=10m/s2 a) 10 b) 12 c) 14 d) 16 e) 18

10 32-(Uece) Na presença da atmosfera terrestre, um projétil, lançado verticalmente para cima, perde parte de sua energia devido a forças viscosas com o ar. Tal perda pode ser minimizada tornando o projétil mais aerodinâmico. Caso fosse possível eliminar uma perda de 40 kj neste processo, devido a essas melhorias aerodinâmicas, de quanto aumentaria, aproximadamente, a altura máxima atingida por um projétil de 10 kg lançado verticalmente para cima? Admita que a aceleração da gravidade não varie e que seja igual a 10 m/s 2. a) 200 m b) 300 m c) 400 m d) 500 m e) 100m 33-(UFMG-MG) Observe o perfil de uma montanha russa representado nesta figura: 34-(UEA-AM) Na situação descrita a seguir, uma esfera de massa 4,0kg é abandonada do repouso da altura de 8,0m. Ela percorre a rampa passando pelo ponto horizontal com velocidade de 10m/s. (g=10m/s 2 ) Qual a porcentagem da energia dissipada por atrito entre os pontos A e C? a) 15% b) 22,5% c) 37,5% d) 50% e) 65% 35-(PUC-SP) O carrinho da figura tem massa 100g e encontra-se encostado em uma mola de constante elástica 100N/m, comprimida de 10cm. Um carrinho é solto do ponto M, passa pelos pontos N e P e só consegue chegar até o ponto Q. Suponha que a superfície dos trilhos apresenta as mesmas características em toda a sua extensão. Sejam E(cn) e E(cp) as energias cinéticas do carrinho, respectivamente, nos pontos N e P e E(tp) e E(tq) as energias mecânicas totais do carrinho, também respectivamente, nos pontos P e Q. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que a) E(cn) = E(cp) e E(tp) = E(tq). b) E(cn) = E(cp) e E(tp) > E(tq). c) E(cn) > E(cp) e E(tp) = E(tq). d) E(cn) > E(cp) e E(tp) > E(tq). Ao ser liberado, o carrinho sobe a rampa até uma altura máxima de 30cm. O módulo da quantidade de energia mecânica dissipada no processo, em joules, é: a) b) c) d) 0,8 e) 0,2

11 36-(PUC-SP) Uma criança de massa 25 kg, inicialmente no ponto A, distante 2,4 m do solo, percorre, a partir do repouso, o escorregador esquematizado na figura. O escorregador pode ser considerado um plano inclinado cujo ângulo com a horizontal é de 37. Supondo o coeficiente de atrito cinético entre a roupa da criança e o escorregador igual a 0,5, a velocidade com que a criança chega à base do escorregador (ponto B) é, em m/s, (g=10m/s 2 ) Dados: sen 37º = 0,6; cos 37º = 0,8; tg 37º=0,75, 37-( Numa exibição de body jumping, um artista, de massa m, resolve efetuar um salto de demonstração sobre um lago. Querendo provocar grande impressão no público, resolve fazer com que, nesse salto, sua cabeça se aproxime o máximo possível da superfície da água. Para isso, prende-se pelos pés a um fio elástico de massa desprezível e comprimento L, através de um mecanismo que o mantém de cabeça para baixo, ficando esta a uma altura h da água, como mostra a figura. Dessa posição, o artista deverá ser solto, com velocidade inicial nula. Sendo assim, para que o mesmo apenas encoste suavemente a cabeça na água, a constante elástica do fio, que obedece à lei de Hooke, deve ser no mínimo igual a: a) mh 2 /L 2 b) ml 2 /(h -L) 2 c) 2mgh/(h-L) 2 d) 2mgh/(h+L) 2 e) 2mgL/(h+L) 2 38-(UF-RR) Uma bola de borracha, de massa igual a 1,0kg, cai de uma altura de 2,0m, em relação ao solo, com velocidade inicial nula. Ao tocar o solo, a bola transfere para este 12J, na forma de calor e, e volta a subir verticalmente. Considere a aceleração da gravidade g=10m/s 2. A altura, em cm, atingida pela bola na subida é de: a) 5 b) 20 c) 60 d) 80 e) 125

12 39-(UFOP-MG-010) Um jogador de basquete treina com uma bola cuja massa é de 2 kg. A bola é abandonada a 1 m de altura e, 40-(FATEC-SP-010) Um skatista brinca numa rampa de skate conhecida por half pipe. Essa pista tem como corte transversal uma semicircunferência de raio 3 metros, conforme mostra a figura. O atleta, saindo do extremo A da pista com velocidade de 4 m/s, atinge um ponto B ao chocar-se com o solo, perde 50 % de sua energia. Usando g= 10 m/s 2, calcule: a) a energia cinética da bola imediatamente após o primeiro choque; b) a velocidade da bola ao atingir o solo pela segunda vez; c) depois de qual choque a bola irá adquirir a energia aproximada de 0,08 J. de altura máxima h. Desconsiderando a ação de forças dissipativas e adotando a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2, o valor de h, em metros, é de a) 0,8. b) 1,0. c) 1,2. d) 1,4. e) 1,6. CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA