INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS: CURSO: ALUNO: LISTA DE EXERCÍCIOS

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS: CURSO: ALUNO: DISCIPLINA: FÍSICA I PROFESSOR: EDSON JOSÉ LISTA DE EXERCÍCIOS 1. Um roda efetua 120 rpm. Calcule: a) seu período em segundos. b) sua frequência em hertz. 2. Os primeiros satélites artificiais lançados em torno da Terra ( ) levavam aproximadamente 120 min para dar uma volta completa em movimento periódico. Determine: a) o período em segundos. b) a frequência em hertz. 3. Um pêndulo vai de uma posição A a uma posição B, pontos extremos de uma oscilação, em 2 s. desprezando a resistência do ar, determine o período e a frequência. 4. Um satélite artificial demora 2 h para completar ¼ de volta em torno da Terra. Qual é, em horas, o período do movimento do satélite, suposto periódico? 5. Na vitrola da vovó, um disco gira com frequência de 45 rpm. Considerando nesse disco um ponto A situado a 10 cm do centro e outro B situado a 15 cm, determine para cada um deles. a) a frequência em hertz e o período em segundos; b) a velocidade angular em radianos por segundo; c) a velocidade escalar linear em metros por segundo. 6. Um ponto descreve uma circunferência de raio R = 2 m com movimento uniforme. Efetua 1 volta em 5 s. Determine: a) seu período; b) sua velocidade angular c) sua velocidade linear d) sua aceleração centrípeta 7. (FUVEST-SP) Uma cinta funciona solidária com dois cilindros de raio R1 = 10 cm e R2 = 50 cm. 8. A engrenagem A acionada por um motor, gira com velocidade angular wa = 30 rad/s Sabendo que RB = 2.RA, determine os sentidos de rotação e as velocidades angulares das engrenagens B e C. 9. (UNIMONTES MG/2010) Na figura, estão representadas duas polias, A e B, com raios RA < RB, acopladas por um eixo. É CORRETO afirmar: a) As velocidades angulares dos pontos periféricos da polia A são iguais às dos pontos periféricos da polia B. b) As velocidades angulares dos pontos periféricos da polia A são maiores do que as dos pontos periféricos da polia B. c) As velocidades lineares dos pontos periféricos da polia A são iguais às dos pontos periféricos da polia B. d) As velocidades lineares dos pontos periféricos da polia A são maiores do que as dos pontos periféricos da polia B. Gab: A 10. (UFSC/2008) Um carro com velocidade de módulo constante de 20 m/s percorre a trajetória descrita na figura, sendo que de A a C a trajetória é retilínea e de D a F é circular, no sentido indicado. Supondo que o cilindro maior tenha uma frequência de rotação f2 = 60 rpm. a) Qual é a frequência de rotação f do cilindro menor? b) Qual é a velocidade linear da cinta? Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. O carro tem movimento uniforme de A até C. 02. O carro tem movimento uniforme de A até F. 1 IFRN - Currais Novos

2 04. O carro tem aceleração de A até C. 08. O carro tem aceleração de D até F. 16. O carro tem movimento retilíneo uniformemente variado de D até F. Gab: (UEM PR) Um carro se move com velocidade constante em uma estrada curva num plano horizontal. Desprezando-se a resistência do ar, pode-se afirmar corretamente que sobre o carro atua; 01. uma força na mesma direção e em sentido contrário ao centro da curva. 02. uma força de atrito na mesma direção e no mesmo sentido do centro da curva. 04. uma força perpendicular à trajetória e dirigida para cima. 08. uma força perpendicular à trajetória e dirigida para baixo. 16. uma força na mesma direção e no mesmo sentido do movimento do carro. Gab: (UFAL/2011) Um carro passa por uma elevação na pista com velocidade de módulo constante e igual a 10 km/h. A elevação corresponde a um arco de uma circunferência de raio R = 5 m, centrada no ponto O (ver figura). Considerando o carro como uma partícula material, qual a sua aceleração centrípeta, em km/h 2, sobre a elevação? a) Represente as forças que atuam sobre a massa m. b) Qual é a intensidade da tensão no fio? 14. O último circo que se apresentou em São Luís trouxe, na programação, o espetáculo denominado o globo da morte. O globo da morte é formado por um gradeado de aço em forma de esfera, onde os motociclistas em motos possantes exibem velocidade, coragem e agilidade num raio de aproximadamente 2,5m. No início da apresentação, apenas um motociclista inicia o movimento e, após alguns minutos, consegue completar diversas voltas passando pelo ponto mais alto do globo sem cair, desafiando a gravidade. Qual é a menor velocidade que o motociclista deve imprimir à moto para passar por esse ponto, em m/s? 15. (UFPE) Uma arma dispara 30 balas/minuto. Estas balas atingem um disco girante sempre no mesmo ponto atravessando um orifício. Qual a velocidade angular do disco, em rotações por minuto? a) 2 b) 4 c) 200 d) 400 e) Uma massa puntual m = 0,10 kg está presa a uma das extremidades de um barbante de 1,0 m de comprimento. A outra extremidade do barbante está presa a um pino que pode girar livremente (veja a figura). A massa m gira com velocidade de módulo V = 3,0 m/s, descrevendo uma trajetória circular. 16. (UERJ-04) Considere os pontos A, B e C, assinalados na bicicleta da figura adiante. (MÁXIMO, Antônio & ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. São Paulo: Harbra, 1992.) A e B são pontos das duas engrenagens de transmissão e C é um ponto externo do aro da roda. A alternativa que corresponde à ordenação dos módulos das velocidades lineares VA, VB e VC nos pontos A, B e C, é: 2

3 a) VB < VA < VC b) VA < VB = VC c) VA = VB < VC d) VA = VB = VC 17. (UFPel-RS) Em um parque de diversões, existe um carrossel que gira com velocidade angular constante, como mostra a figura. Analisando o movimento de um dos cavalinhos, visto de cima e de fora do carrossel, um estudante tenta fazer uma figura onde apareçam a velocidade v, a aceleração a e a resultante das forças que atuam sobre o cavalinho, R. Certamente a figura correta é: II. O módulo da componente, na direção do movimento, da força resultante que atua na pedra é máximo quando a pedra atinge a altura máxima. III. A componente, na direção do fio, da força resultante que atua na pedra é nula no ponto em que a pedra atinge a altura máxima. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): a) I e II, apenas b) I e III, apenas c) II e III, apenas d) I, II e III e) II, apenas Gab: C 19. (UFSC/2010) Rotor é um brinquedo que pode ser visto em parques de diversões. Consiste em um grande cilindro de raio R que pode girar em torno de seu eixo vertical central. Após a entrada das pessoas no rotor, elas se encostam nas suas paredes e este começa a girar. O rotor aumenta sua velocidade de rotação até que as pessoas atinjam uma velocidade v, quando, então, o piso é retirado. As pessoas ficam suspensas, como se estivessem ligadas à parede interna do cilindro enquanto o mesmo está girando, sem nenhum apoio debaixo dos pés e vendo um buraco abaixo delas. 18. (IME RJ/2011) Uma pedra está presa a um fio e oscila da maneira mostrada na figura acima. Chamando T a tração no fio e o ângulo entre o fio e a vertical, considere as seguintes afirmativas: pedra I. O módulo da força resultante que atua na pedra é igual a T sen. Em relação à situação descrita, é CORRETO afirmar que: 01. a força normal, ou seja, a força que a parede faz sobre uma pessoa encostada na parede do rotor em movimento, é uma força centrípeta. 02. se duas pessoas dentro do rotor tiverem massas diferentes, aquela que tiver maior massa será a que terá maior chance de deslizar e cair no buraco abaixo de seus pés. 04. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor e as roupas de cada pessoa dentro dele deve ser maior gr ou igual a 2. v 08. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor e as roupas de cada pessoa dentro dele é proporcional ao raio do rotor. Gab: (PUC SP/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 3

4 velocidade escalar de 72 km/h. Nesse momento, a intensidade da força de reação que a pista aplica no veículo é para conseguir chegar ao topo da elevação com essa mesma velocidade escalar. O trecho elevado da estrada possui um raio de curvatura 2 R 70m. Considere g 10 m/s. a) N b) N c) 1800 N d) N e) N Gab: D 21. (UPE/2008) Um avião da esquadrilha da fumaça descreve um looping num plano vertical, com velocidade de 720km/h. Para que, no ponto mais baixo da trajetória circular, a intensidade da força que o piloto exerce no banco seja o triplo de seu peso, é necessário que o raio do looping, em metros, seja de a) 1700 b) 3000 c) 2300 d) 2000 e) 1500 Gab: D Desenhe o diagrama das forças que atuam no automóvel no topo da elevação e determine se no ponto mais alto ele decolará, descolando momentaneamente da estrada. Gab: As forças que atuam no automóvel são dadas por: Quando o automóvel está na iminência de perder o contato com a pista, temos N = 0. Assim, do Princípio Fundamental da Dinâmica, vem: v = 95,2 km/h. Como a velocidade do automóvel é maior do que a mínima calculada, ele decolará, descolando se da estrada. 24. (UDESC/2005) Um automóvel de 2000kg de massa sobe uma colina com velocidade de módulo igual a 20m/s. A colina tem a forma de um arco de circunferência de raio R=200m, conforme mostra a figura abaixo. v A 22. (PUC SP/2007) A figura representa em plano vertical um trecho dos trilhos de uma montanha russa na qual um carrinho está prestes a realizar uma curva. Despreze atritos, considere a massa total dos ocupantes e do carrinho igual a 500 kg e a máxima velocidade com que o carrinho consegue realizar a curva sem perder contato com os trilhos igual a 36 km/h. O raio da curva, considerada circular, é, em metros, igual a a) 3,6 b) 18 c) 1,0 d) 6,0 e) (UNESP/2007) Um motorista, percorrendo uma estrada horizontal com velocidade v 100 km/h, pisa no acelerador do automóvel ao iniciar a subida de um morro, Usando-se g=10m/s 2, o módulo da força, em newtons, que o solo exerce sobre o automóvel quando ele se encontra no ponto A, situado no topo da colina, é: a) b) c) d) e) (FUVEST SP/2000) Um carrinho é largado do alto de uma montanha russa, conforma a figura. A B g Ele se movimenta, sem atrito e sem soltar-se dos trilhos, até atingir o plano horizontal. Sabe-se que os raios de curvatura da pista em A e B são iguais. Considere as seguintes afirmações: R 4

5 I. No ponto A, a resultante das forças que agem sobre o carrinho é dirigida para baixo. II. A intensidade da força centrípeta que age sobre o carrinho é maior em A do que em B. III. No ponto B, o peso do carrinho é maior do que a intensidade da força normal que o trilho exerce sobre ele. Está correto apenas o que se afirma em: a) I b) II c) III d) I e III e) II e III 26. (UFMG-MG) Durante uma aula de Física, o Professor Raimundo faz uma demonstração com um pêndulo cônico. Esse pêndulo consiste em uma pequena esfera pendurada na extremidade de um fio, como mostrado nesta figura: executa um movimento circular uniforme num plano horizontal, e o ângulo que o fio forma com a vertical é φ = 60. a) Qual é a tensão no fio? b) Qual é a velocidade angular da massa? Se for necessário, use: sen 60 = 0,87, cos 60 = 0,5 28. (UFPE) Uma arma dispara 30 balas/minuto. Estas balas atingem um disco girante sempre no mesmo ponto atravessando um orifício. Qual a velocidade angular do disco, em rotações por minuto? 29. (UDESC/2005) Um automóvel de 2000kg de massa sobe uma colina com velocidade de módulo igual a 20m/s. A colina tem a forma de um arco de circunferência de raio R=200m, conforme mostra a figura abaixo. Nesse pêndulo, a esfera descreve um movimento circular com velocidade de módulo constante, em um plano horizontal, situado a 1,6 m abaixo do ponto em que o fio está preso ao teto. A massa da esfera é 0,40 kg, o raio de sua trajetória é 1,2 m e o comprimento do fio é 2,0 m. Considere a massa do fio desprezível. Despreze, também, qualquer tipo de atrito. Com base nessas informações: a) DESENHE e NOMEIE, na figura, as forças que atuam na esfera. RESPONDA: Quais são os agentes que exercem essas forças? b) CALCULE a tensão no fio 27. (UNICAMP-SP) Um pêndulo cônico é formado por um fio de massa desprezível e comprimento L = 1,25 m, que suporta uma massa m = 0,5 kg na sua extremidade inferior. v A R Usando-se g=10m/s 2, o módulo da força, em newtons, que o solo exerce sobre o automóvel quando ele se encontra no ponto A, situado no topo da colina, é: a) b) c) d) e) (UFF RJ/2005) A brasileira Maria Esther Bueno foi a primeira tenista a se tornar campeã de duplas nos quatro torneios mais importantes do mundo (o da Austrália, o de Wimbledon, o de Roland Garros e o dos Estados Unidos), numa mesma temporada. A extremidade superior do fio é presa ao teto, conforme ilustra a figura a seguir. Quando o pêndulo oscila, a massa m Imagine que a tenista consiga golpear a bolinha com sua raquete de modo a fazê-la passar sobre a rede e atingir a quadra de sua adversária. Considere as seguintes forças: 5

6 P - F r - F a - força vertical para baixo devido à gravidade força devido à raquetada força devido à presença da atmosfera Assinale a opção que melhor representa as forças, dentre as três acima, que atuam sobre a bolinha, após a raquetada. 80 cm 10 cm A) 1,2 m B) 2,4 m C) 7,2 m D) 14,4 m E) 48,0 m 30 cm Gab: A 31. (UFMA/2006) O último circo que se apresentou em São Luís trouxe, na programação, o espetáculo denominado o globo da morte. O globo da morte é formado por um gradeado de aço em forma de esfera, onde os motociclistas em motos possantes exibem velocidade, coragem e agilidade num raio de aproximadamente 2,5m. No início da apresentação, apenas um motociclista inicia o movimento e, após alguns minutos, consegue completar diversas voltas passando pelo ponto mais alto do globo sem cair, desafiando a gravidade. Qual é a menor velocidade que o motociclista deve imprimir à moto para passar por esse ponto, em km/h? Considere: g = 10 m/s As bicicletas possuem uma corrente que liga uma coroa dentada dianteira, movimentada pelos pedais, a uma coroa localizada no eixo da roda traseira, como mostra a figura A. O número de voltas dadas pela roda traseira a cada pedalada depende do tamanho relativo destas coroas. a) 22 b) 16 c) 14 d) 20 e) Quando se dá uma pedalada na bicicleta ao lado (isto é, quando a coroa acionada pelos pedais dá uma volta completa), qual é a distância aproximada percorrida pela bicicleta, sabendo-se que o comprimento de um círculo de raio R é igual a 2.R, onde 3? 34. (UFRN-03) A figura 1 representa uma sucessão de fotografias de uma atleta durante a realização de um salto ornamental numa piscina. As linhas tracejadas nas figuras 1 e 2 representam a trajetória do centro de gravidade dessa atleta para este mesmo salto. Nos pontos I, II, III e IV da figura 2, estão representados os vetores velocidade, v, e aceleração, a, do centro de gravidade da atleta. Os pontos em que os vetores velocidade, v, e aceleração, a, estão representados corretamente são a) II e III. b) I e III. c) II e IV. d) I e IV. 35. (UFMG) Uma jogadora de basquete arremessa uma bola tentando atingir a cesta. Parte da trajetória seguida pela bola está representada nesta figura: 6

7 c) No ponto de altura máxima, a velocidade da bola sempre tangente à trajetória, tem o módulo igual à zero d) O alcance da bola, distância máxima percorrida no eixo x, é função do ângulo de lançamento α. Considerando a resistência do ar, assinale a alternativa cujo diagrama melhor representa as forças que atuam sobre a bola no ponto P dessa trajetória. 38. (PUC-SP) Suponha que em uma partida de futebol o goleiro, ao bater o tiro de meta, chuta a bola, imprimindo-lhe uma velocidade v0 cujo vetor forma, com a horizontal, um ângulo α. 36. (UFV-MG) Um telejornal reproduziu o gol de um famoso jogador de futebol, assinalando, ao lado da trajetória, a velocidade instantânea da bola. As velocidades atribuídas à bola estão: a) erradas, pois a velocidade nula da bola ocorre no ponto mais alto de sua trajetória. b) erradas, pois sua velocidade máxima ocorre no instante em que ela abandona o pé do jogador. c) erradas, pois somente é possível atribuir à bola uma única velocidade, correspondente ao percurso total, e não a cada ponto da trajetória. d) corretas, desde que a gravação da partida de futebol não seja analisada em "câmera lenta", o que compromete as medidas de tempo. e) corretas, pois a bola parte do repouso e deve percorrer uma certa distância até alcançar a velocidade máxima. 37. (U. Uberaba-MG/Pias) Em um jogo de futebol, um jogador lança a bola para o seu companheiro, localizado a certa distância, em um movimento como o esquematizado na Figura ao lado. Assinale a alternativa incorreta. Durante todo o movimento da bola, o módulo de sua velocidade vertical diminui durante a subida e aumenta na descida. a) A trajetória descrita pela bola pode ser analisada através da composição dos movimentos uniforme e uniformemente variado. b) O alcance da bola, distância máxima percorrida no eixo x, é função do ângulo de lançamento α. Desprezando a resistência do ar, são feitas as afirmações abaixo: No ponto mais alto da trajetória, a velocidade vetorial da bola é nula. A velocidade inicial v0 pode ser decomposta segundo as direções horizontal e vertical. No ponto mais alto da trajetória é nulo o valor da aceleração da gravidade. No ponto mais alto da trajetória é nulo o valor vy do componente vertical da velocidade. Estão corretas: I, II e III. I, III e IV. II e IV. III e IV. I e II. 39. (UEPB) Um projétil é lançado a uma velocidade inicial de 50 m/s, fazendo um ângulo de 30 com a horizontal. Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2, o tempo para que o projétil atinja o ponto mais alto da trajetória em segundos vale: a) 3,5. b) 8,0. c) 4,0. d) 2,5. e) 5, (UFV-MG) Um avião de carga voa a uma altitude h igual a 320 m, à velocidade de 100 m/s. Ele deixa cair um pacote que deve atingir um barco se deslocando a 20 m/s na mesma direção e sentido do avião. A que distância horizontal x, atrás do barco, o avião deverá abandonar o pacote? Considere g = 10 m/s 2 e despreze o efeito do ar 7