Física Geral e Experimental Carlos Alberto /Júlio Bandão

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1 DIRETORIA ACADÊMICA CURSO SUPERIOR EM ENGENHARIA PERÍODO LETIVO DISCIPLINA PROFESSORES Física Geral e Experimental Carlos Alberto /Júlio Bandão ALUNO LISTA DE EXERCÍCIOS - REVISÃO INTRODUÇÃO À FÍSICA 01. De um avião que voa de leste para oeste abandona-se um projétil. Em relação a um observador fixo no solo, a trajetória do projétil será: a) um arco de circunferência b) parabólica c) elíptica d) uma reta inclinada e) uma reta vertical 02. Considere um ponto na superfície da terra. Podemos afirmar que: A. o ponto descreve uma trajetória circular B. o ponto está em repouso C. o ponto descreve uma trajetória elíptica D. o ponto descreve uma trajetória parabólica E. a trajetória descrita depende do referencial adotado 03. Um possível exemplo de ponto material é: A. um trem atravessando um túnel B. um carro estacionado em uma garagem C. uma canoa dentro de uma piscina D. uma pedra de giz riscando o quadro negro E. um jogo de sofá em uma sala 04. Para descrever fenômenos da Natureza, a Física utiliza sete grandezas fundamentais e um número indeterminado de grandezas derivadas. A alternativa que contém somente grandezas fundamentais é: A. massa energia temperatura B. comprimento velocidade força C. comprimento massa corrente elétrica D. energia temperatura carga elétrica E. comprimento massa energia 05. Um carro se desloca em uma estrada retilínea com velocidade escalar constante. A figura mostra as suas posições, anotadas em intervalos de 1 min, contadas a partir do km 30, onde se adotou t = 0. Responda: a) O movimento é progressivo ou retrógrado? b) Qual a sua velocidade escalar em km/h? c) Qual a indicação de seu velocímetro? 06. Durante o ultimo mês de agosto, o planeta marte esteve muito próximo a terra, a uma distancia de cerca de 55 milhões de quilômetros. Qual a ordem de grandeza do tempo necessário para a luz percorrer esta distância? (dado: Velocidade da luz 3x10 8 m/s ) A) 10-1 s B) 10 0 s C) 10 1 s D) 10 2 s E)10 3 s 07. Astrônomos de um observatório anglo-australiano anunciaram, recentemente, a descoberta do centésimo planeta extra-solar. A estrela-mãe do planeta está situada a 293 anos-luz da Terra. Qual é a ordem de grandeza dessa distância? A) 10 9 km B) km C) km D) km E) km CINEMÁTICA UNIDIMENSIONAL 08. No jogo do Brasil contra a China, na copa de 2002, Roberto Carlos fez um gol que foi fotografado por uma câmara que tira 60 imagens/segundo. No instante do chute, a bola estava localizada a 14 metros da linha do gol, e a câmara registrou 24 imagens, desde o instante Profs. Carlos Alberto / Júlio Brandão 1

2 do chute até a bola atingir o gol. Calcule a velocidade média da bola. a) 10 m/s b)13 m/s c) 18 m/s d) 29 m/s e) 35 m/s 09. Um trem de 200 m de comprimento atravessa completamente um túnel de m em 1 min. Qual é a velocidade média do trem? a) 20 km/h b) 72 km/h c) 144 km/h d) 180 km/h e) 200 km/h 10. Um barco de comprimento L = 80 m, navegando no sentido da correnteza de um rio, passa sob uma ponte de largura D = 25 m, como indicado na figura. Sabendo-se que a velocidade do barco em relação ao rio é v B = 14 km/h, e a velocidade do rio em relação às margens é v R = 4 km/h, determine em quanto tempo o barco passa completamente por baixo da ponte, em segundos. a) 17 b) 19 c) 21 d) 23 e) Um barco, com motor em regime constante, desce um trecho de um rio em 2,0 horas e sobe o mesmo em 4,0 horas. Quanto tempo levará o barco para percorrer o mesmo trecho, rio abaixo, com o motor desligado? a) 3,5 horas. b) 6,0 horas. c) 8,0 horas. d) 4,0 horas. e) 4,5 horas. 12. Uma automóvel parte de Curitiba com destino a Cascavel com velocidade de 60 km/h. 20 minutos depois parte outro automóvel de Curitiba com o mesmo destino à velocidade 80 km/h. Depois de quanto tempo o 2º automóvel alcançará o 1º? a) 60 min b) 70 min c) 80 min d) 90 min e) 56 min 13. A equação da posição de um móvel, no SI, é dada por s = 20 t 5t 2. Em que instante, em s, o móvel inverte o sentido do seu movimento e qual a sua posição, em m, nesse momento? 14. Uma partícula se move numa reta com aceleração constante. Sabe-se que no intervalo de tempo de 10 s ela passa duas vezes pelo mesmo ponto dessa reta, com velocidades de mesmo módulo, v = 4,0 ms -1, em sentidos opostos. O módulo do deslocamento e o espaço percorrido pela partícula nesse intervalo de tempo são, respectivamente: a) 0,0 m e 10,0 m b) 0,0 m e 20,0 m c) 10,0 m e 5,0 m d) 10,0 m e 10,0 m e) 20,0 e 20,0 m 15. Uma bala, que se move a uma velocidade de 200 m/s, ao penetra em um bloco de madeira fixo sobre um muro, é desacelerada uniformemente até parar. Qual o tempo, em unidades de 10-4 s, que a bala leva em movimento dentro do bloco se a distância total percorrida em seu interior foi igual a 10 cm? 16. Dois motociclistas, A e B, percorrem uma pista retilínea com velocidades constantes V A = 15 m/s e V B = 10 m/s. No início da contagem dos tempos suas posições são X A = 20 m e X B = 300 m. O tempo decorrido em que o motociclista A ultrapassa e fica a 100 m do motociclista B é: a) 56 s b) 86 s c) 76 s d) 36 s e) 66 s MOVIMENTO VERTICAL 17. Um projétil é lançado verticalmente para cima, a partir do nível do solo, com velocidade inicial de 30 m/s. Admitindo-se g = 10 m/s² e desprezando a resistência do ar, analise as seguintes afirmações a respeito do movimento desse projétil. I 1 s após o lançamento, o projétil se encontra na posição de altura 25 m com relação ao solo. II 3 s após o lançamento, o projétil atinge a aposição de altura máxima. III 5 s após o lançamento, o projétil se encontra na posição de altura 25 m com relação ao solo. Quais estão corretas? (A) Apenas I (B) Apenas II (C) Apenas III (D) Apenas II e III (E) I II e III 18. Um malabarista apresenta-se em um terraço de um arranha-céu. Atira uma bola verticalmente para cima e outra logo depois para baixo. Sendo os módulos das velocidades de lançamento de 10 m/s para as duas bolas, pode-se afirmar que (desprezando a resistência do ar): Profs. Carlos Alberto / Júlio Brandão 2

3 (A) a 2ª. bola tem aceleração maior que a primeira. (B) A 2ª. bola tem aceleração menor que a primeira. (C) A velocidade de ambas ao tocar o solo é a mesma. (D) A 2ª. bola atinge o solo com velocidade menor que a primeira. (E) A 2ª. bola atinge o solo com velocidade maior que a primeira. 19. Na beira de um desfiladeiro, 5,0 m acima da superfície de um rio que corre a uma velocidade de 5,0 m/s, um garoto atira pedras em troncos que passam boiando. Se ele solta uma pedra no exato instante em que um determinado tronco começa a passar abaixo da sua posição, e a pedra o atinge 60 cm antes do final, pode-se concluir que o comprimento total do tronco era, em metros: (A) 7,2 (B) 5,6 (C) 4,5 (D) 3,6 (E) 1,2 III O deslocamento da pedra durante o seu movimento foi de 80 m. IV Considerando os dados do gráfico, a aceleração da pedra deve ser de 8 m/s². (A) Apenas I e II (B) Apenas II e IV (C) Apenas III e IV (D) Apenas II III e IV (E) I, II, III e IV CINEMÁTICA BIDIMENSINAL 23. Uma esfera de aço de massa 200g desliza sobre uma mesa plana com velocidade igual a 2 m/s. A mesa está a 1,8 m do solo. A que distância da mesa a esfera irá tocar o solo? Obs.: despreze o atrito. Considere g = 10 m/s Um corpo lançado verticalmente para cima, no vácuo, com velocidade inicial v 0, atinge a altura máxima H. A altura h, alcançada por ele quando sua velocidade se reduz à metade da inicial, equivale a: a) H/2. b) H/4. c) 4H/3. d) 4H/5 e) 3H/4 21. Dois projéteis iguais são atirados, no mesmo instante, da mesma posição (40m acima do solo), verticalmente, em sentidos opostos e com velocidades de mesmo módulo. Em 2 s o primeiro projétil atinge o solo. Depois de quanto tempo, a partir da chegado do primeiro, o segundo atingirá o solo? (Despreze o atrito e considere g = 10 m/s²). a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s a) 1,25m b) 0,5m c) 0,75m d) 1,0m e) 1,2m 24. Suponha que em uma partida de futebol, o goleiro, ao bater o tiro de meta, chuta a bola, imprimindo-lhe v cujo vetor forma, com a horizontal, uma velocidade 0 um ângulo α. Desprezando a resistência do ar, são feitas as seguintes afirmações. 22. Analise as afirmativas dadas em relação ao gráfico v x t do movimento de queda livre de uma pedra, responda quais afirmações estão corretas. I A pedra pode ter sido lançada verticalmente com velocidade de módulo igual a 40 m/s. II A pedra pode ter sido abandonada, atingindo o solo em 4 s. I. No ponto mais alto da trajetória, a velocidade vetorial da bola é nula. II. A velocidade inicial 0 pode ser decomposta segundo as direções horizontal e vertical. III. No ponto mais alto da trajetória é nulo o valor da aceleração da gravidade. IV. IV No ponto mais alto da trajetória é nulo o valor v y da componente vertical da velocidade. Estão corretas: a) I, II e III b) I, III e IV c) II e IV d) III e IV e) I e II v Profs. Carlos Alberto / Júlio Brandão 3

4 25. Um corpo é lançado para cima, com velocidade inicial de 50 m/s, numa direção que forma um ângulo de 60º com a horizontal. Desprezando a resistência do ar, pode-se afirmar que no ponto mais alto da trajetória a velocidade do corpo, em metros por segundo, será: (Dados: sen60º = 0,87; cos 60º = 0,50). a) 5 b) 10 c) 25 d) 40 e) Numa competição nos jogos de Winnipeg, no Canadá, um atleta arremessa um disco com velocidade de 72 km/h, formando um ângulo de 30º com a horizontal. Desprezando-se os efeitos do ar, a altura máxima atingida pelo disco é (adote g = 10 m/s 2 ): a) 5,0 m b) 10,0 m c) 15,0 m d) 25,0 m e) 64,0 m 27. Um projétil inicia um movimento em lançamento oblíquo, sendo o módulo de ambas as componentes da velocidade inicial, V 0x e V 0y, igual a 10 m/s, conforme esquema. Considere que o projétil está submetido somente à ação da força peso, e, portanto, os deslocamentos horizontal e vertical podem ser descritos por x = 10 t e y = 10 t 5 t 2, (deslocamentos em metros e tempos em segundos). Essas informações permitem deduzir a equação da trajetória do movimento que é, em metros e segundos, a) y = 0,05 x 0,5 x 2 b) y = 0,10 x 0,010x 2 c) y = 0,5 x + 2x 2 d) y = 5 x + 2x 2 e) y = x 0,05 x Um disco de raio r gira com velocidade angular ω constante. Na borda do disco, está presa uma placa fina de material facilmente perfurável. Um projétil é disparado com velocidade v em direção ao eixo do disco, conforme mostra a figura, e fura a placa no ponto A. Enquanto o projétil prossegue sua trajetória sobre o disco, a placa gira meia circunferência, de forma que o projétil atravessa mais uma vez o mesmo orifício que havia perfurado. Considere a velocidade do projétil constante e sua trajetória retilínea. O módulo da velocidade v do projétil é: a)r/π b) 2ωr/π c) ωr/2π d) ωr e) πω/r 29. Uma esfera oca feita de papel tem diâmetro igual a 0,50 m e gira com determinada freqüência f 0, conforme figura adiante. Um projétil é disparado numa direção que passa pelo equador da esfera, com velocidade v = 500m/s. Observa-se que, devido à freqüência de rotação da esfera, a bala sai pelo mesmo orifício feito pelo projétil quando penetra na esfera. A freqüência f 0 da esfera é: a) 200 Hz. b) 300 Hz. c) 400 Hz. d) 500 Hz. e) 600 Hz. AS LEIS DE NEWTON 30. Um bloco A homogêneo, de massa igual a 3,0 kg, é colocado sobre um bloco B, também homogêneo, de massa igual a 6,0 kg, que por sua vez é colocado sobre o bloco C, o qual apoia-se sobre uma superfície horizontal, como mostrado na figura abaixo. Sabendo-se que o sistema permanece em repouso, calcule o módulo da força que o bloco C exerce sobre o bloco B, em newtons. 31. figura abaixo mostra três blocos de massas m A = 1,0kg, m B = 2,0 kg m C = 3,0kg. Os blocos se movem em conjunto, sob a ação de uma força F constante e horizontal, de módulo 4,2 N. Desprezando o atrito, qual o módulo da força resultante sobre o bloco B? a) 1,0N b) 1,4N c)1,8n d) 2,2N e) 2,6N 32. A mola da figura tem constante elástica 20N/m e encontra-se deformada de 20 cm sob a ação do corpo A cujo peso é 5N. Nessa situação, a balança, graduada em newtons, marca a) 1 N b) 2 N Profs. Carlos Alberto / Júlio Brandão 4

5 c) 3 N d) 4 N e) 5 N 33. Dois blocos, de massas M 1 e M 2, estão ligados através de um fio inextensível de massa desprezível que passa por uma polia ideal, como mostra a figura. O bloco 2 está sobre uma superfície plana e lisa, e desloca-se com aceleração a = 1 m/s 2. Determine a massa M 2, em kg, sabendo que M 1 = 1 kg. 34. O sistema representado na figura é abandonado sem velocidade inicial. Os três blocos têm massas iguais. Os fios e a roldana são ideais e são desprezíveis os atritos no eixo da roldana. São também desprezíveis os atritos entre os blocos (2) e (3) e a superfície horizontal na qual estão apoiados. O sistema parte do repouso e o bloco (1) adquire uma aceleração de módulo igual a a. Após alguns instantes, rompe-se o fio que liga os blocos (2) e (3). A partir de então, a aceleração do bloco (1) passa a ter um módulo igual a a'. Calcule a razão a' / a. bloco em repouso é de 1,2 N. Qual a massa do bloco, em gramas? 37. Dois blocos idênticos, A e B, se deslocam sobre uma mesa plana sob ação de uma força de 10N, aplicada em A, conforme ilustrado na figura. Se o movimento é uniformemente acelerado, e considerando que o coeficiente de atrito cinético entre os blocos e a mesa é μ C= 0,5, a força que A exerce sobre B é: a) 20N. b) 15N. c) 10N. d) 5N. e) 2,5N. 38. A figura ilustra um bloco A, de massa m A = 2,0 kg, atado a um bloco B, de massa m B = 1,0 kg, por um fio inextensível de massa desprezível. O coeficiente de atrito cinético entre cada bloco e a mesa é μ C. Uma força F = 18,0 N é aplicada ao bloco B, fazendo com que ambos se desloquem com velocidade constante. Considerando g = 10,0 m/s 2, calcule a) o coeficiente de atrito μ C. b) a tração T no fio. 39. Um bloco de massa 1,5 kg é solto, a partir do repouso, do topo de um plano inclinado de 5,0 m de altura, conforme a figura. O tempo gasto pelo bloco para descer até a base do plano é igual a 2,0 s. Qual o comprimento do plano inclinado, em metros? Despreze o atrito entre o bloco e o plano. 35. No teto de um elevador, está pendurado um dinamômetro que tem, na sua outra extremidade, um pequeno corpo de peso 1,6 N. O dinamômetro, no entanto, acusa 2,0 N. O elevador está A) subindo com velocidade constante. B) em repouso. C) descendo com velocidade constante. D) subindo com velocidade crescente. E) descendo com velocidade crescente. 36. Um bloco de massa m é pressionado horizontalmente contra uma parede vertical. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a parede é μ e = 0,2. A força F mínima que mantém o 40. A figura mostra um bloco que escorrega, a partir do repouso, ao longo de um plano inclinado. Se o atrito fosse eliminado, o bloco escorregaria na metade do tempo. Dê o valor do coeficiente de atrito cinético, multiplicado por 100, entre o bloco e o plano. 41. Dois objetos de massas M e m são ligados por um fio fino e inextensível, que passa através de uma roldana também ideal. Quando o objeto de massa M repousa sobre uma balança de mola, como mostra a Profs. Carlos Alberto / Júlio Brandão 5

6 figura, esta registra uma leitura igual a 0,4kgf. Se M=0,5kg, qual o valor da massa m? a) 0,1kg b) 0,2kg c) 0,3kg d) 0,4kg e) 0,5kg TRABALHO E ENERGIA 42. Um rapaz puxa, por 3,0 m, um caixote, aplicando uma força, F = 50 N, com direção oblíqua em relação à horizontal (ver figura). O caixote se desloca com velocidade constante e em linha reta. Calcule o trabalho realizado pela força de atrito sobre o caixote, ao longo do deslocamento, em joules. A) - 25 B) - 30 C) - 50 D) - 75 E) Um bloco de massa m = 1,0g é arremessado horizontalmente ao longo de uma mesa, escorrega sobre a mesma e cai livremente, como indica a figura. A mesa tem comprimento d = 2,0m e altura h = 1,0m. Qual o trabalho realizado pelo peso do bloco, desde o instante em que foi arremessado até o instante em que toca o chão? A) 1,0 x 10-2 J B) 1,5 x 10-2 J C) 2,5 x 10-2 J D) 4,0 x 10-2 J E) 5,0 x 10-2 J 44. Uma carreta de 10 toneladas, ao subir uma rampa com velocidade constante, se eleva de 15 m na vertical ao percorrer 100 m em 20 s. A resultante das forças de resistência (atrito e resistência do ar) que agem sobre a carreta equivale a 3% de seu peso. Adotando g = 10 m/s 2, a potência da força exercida pelo motor é de: a) 70 kw b) 90 kw c) 120 kw d) 150 kw e) 200 kw 45. O projeto de transposição do rio São Francisco, ora em discussão, implicará a necessidade de se elevar 280 m de água por segundo até uma altura de 160 m. Sabe-se que a massa de um litro d'água é um quilograma. Indique a alternativa que especifica o valor mais próximo da potência necessária para esse fim, medida em watts. a) 1,7.10 b) 1, c) 0, d) 0, e) 1, Um esqueitista inicia uma prova no ponto A da pista mostrada na figura. Ele desce a pista após uma impulsão inicial, que faz com que atinja a altura máxima do seu trajeto no ponto B da pista. Desprezando qualquer atrito, calcule a velocidade inicial devido à impulsão, em m/s. A) 2,0 B) 3,0 C) 4,0 D) 5,0 E) 6,0 47. Na figura abaixo, um carro de montanha-russa de massa m = 500 kg atinge o topo da primeira elevação no ponto A com uma velocidade VA= 20 m/s, a uma altura h = 35 m. O atrito e as forças resistivas são desprezíveis. Nessa situação, é CORRETO afirmar que A) o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o carro, quando ele se desloca do ponto A até o ponto B, é J. B) o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o carro, quando ele se desloca do ponto B até o ponto C, é J. C) o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o carro, quando ele se desloca do ponto A até o ponto D, é nulo. D) no ponto D, a energia cinética do carrinho é nula. E) no ponto D, a energia potencial do carrinho é máxima. 48. A figura mostra um bloco de 0,10kg inicialmente forçado contra uma mola de constante elástica k=480n/m, comprimindo-a de 10cm. Ao se soltar, o bloco desliza sobre uma superfície horizontal lisa, exceto no trecho AB, de 50cm, onde o coeficiente de Profs. Carlos Alberto / Júlio Brandão 6

7 atrito cinético é igual a 0,25. Em seguida o bloco sobe uma rampa sem atrito, retornando posteriormente à superfície horizontal podendo atingir a mola. Quantas vezes o bloco passará pelo ponto A antes de parar completamente? E) 8/5 51. Um bloco de massa m = 0,1 kg comprime uma mola ideal, de constante elástica k = 100 N/m, de 0,2 m (ver figura). Quando a mola é liberada, o bloco é lançado ao longo de uma pista lisa. Calcule a velocidade do bloco, em m/s, quando ele atinge a altura h = 1,2 m. 49. Um bloco de massa M = 1,0 kg é solto a partir do repouso no ponto A, a uma altura H = 0,8 m, conforme mostrado na figura. No trecho plano entre os pontos B e C (de comprimento L = 3,5 m), o coeficiente de atrito cinético é μ = 0,1. No restante do percurso, o atrito é desprezível. Após o ponto C, encontra-se uma mola de constante elástica k = 1,0 x 10 2 N/m. (Considere a aceleração da gravidade como g = 10 m/s²). Sobre isso, analise as proposições a seguir: I. Na primeira queda, a velocidade do bloco no ponto B é v B = 16 m/s. II. Na primeira queda, a velocidade do bloco no ponto C é v C = 9 m/s. III. Na primeira queda, a deformação máxima da mola é x máx = 30 cm. IV. O bloco atinge o repouso definitivamente numa posição de 1 m à direita do ponto B. Está(ão) CORRETA(S) A) I e II, apenas. B) III e IV, apenas. C) I, II, III e IV. D) III, apenas. E) I, II e IV, apenas. 50. Um carrinho escorrega sem atrito em uma montanha russa, partindo do repouso no ponto A, a uma altura H, e sobe o trecho seguinte em forma de um semicírculo de raio R. Qual a razão H/R, para que o carrinho permaneça em contato com o trilho no ponto B? A) 5/4 B) 4/3 C) 7/5 D) 3/2 Profs. Carlos Alberto / Júlio Brandão 7