1. Determine o coeficiente de restituição dos seguintes choques: a)

Transcrição

1 DISCIPLINA PROFESSOR FÍSICA REVISADA DATA (rubrica) RENATO 2017 NOME Nº ANO TURMA ENSINO 2º MÉDIO 1. Determine o coeficiente de restituição dos seguintes choques: a) b) c) d) e) 2. Classifique os choques do exercício anterior em: elástico, parcialmente elástico e inelástico. REN170217A 1

2 3. Ao longo de um eixo x, uma partícula A de massa 0,1kg incide com velocidade escalar de 2 m/s sobre uma partícula B de massa 0,3 kg, inicialmente em repouso. O esquema a seguir ilustra isso, como também o que sucede após o choque. a) Mostre que houve conservação da quantidade de movimento do sistema. b) Calcule o coeficiente de restituição dessa colisão e, a seguir, informe se houve ou não perda de energiamecânica do sistema nessa colisão. 4. (UFJF-MG Modificado) Um asteroide aproxima-se perigosamente da Terra ameaçando destruí-la. Sua massa é de 10 toneladas e sua velocidade de aproximação, em relação à Terra, é de 100 km/h. O jovem super-homem é, então, convocado para salvar o planeta. Sendo sua massa de 50 kg, determine: a) qual a velocidade, em relação à Terra, com que ele deve atingir frontalmente o asteroide para que os dois fiquem parados, em relação à Terra, após a colisão? b) Qual é o coeficiente de restituição desse choque? c) Classifique esse choque em elástico, parcialmente elástico ou inelástico. 5. Um carro de 800kg, parado num sinal vermelho, é abalroado por trás por outro carro, de 1200kg, com uma velocidade de 72km/h. Imediatamente após o choque, os dois carros se movem juntos. Calcule a velocidade do conjunto logo após a colisão e prove que o choque não é elástico. 6. O gráfico seguinte representa as velocidades de duas partículas que colidiram, em função do tempo. As massas são m 1 = 6 kg e m 2 = 4 kg e todas as velocidades têm a mesma direção. a) Determine a velocidade da partícula 2 após a colisão. b) Qual é o coeficiente de restituição desse choque? c) Classifique esse choque em elástico, parcialmente elástico ou inelástico. REN170217A 2

3 7. A figura mostra uma pessoa com massa de 60 kg que desliza, sem atrito, do alto de um tobogã de 7,2 m de altura (ponto A), acoplando-se a um carrinho com massa de 120 kg, que se encontra em repouso no ponto B. A partir desse instante, a pessoa e o carrinho movem-se juntos na água, até parar. A aceleração gravitacional local é 10 m/s 2. Determine: a) A velocidade da pessoa, imediatamente antes do acoplamento. b) A velocidade do conjunto pessoa-carrinho, imediatamente após o acoplamento. 8. (UNICAMP-SP) Um objeto de massa m 1 = 4,0 kg e velocidade v 1 = 3,0 m/s choca-se com outro objeto em repouso, de massa m 2 = 2,0 kg.. A colisão ocorre de maneira que a perda de energia cinética é máxima, mas consistente com o Princípio de Conservação da Quantidade de Movimento. a) O módulo da velocidade dos dois carros imediatamente após o choque. b) O tipo de choque sofrido pelos carros (perfeitamente elástico, parcialmente elástico ou inelástico). c) o coeficiente de restituição elástica desse choque. d) em joules, a quantidade de energia dissipada durante a colisão entre os carros. 9. Um carro de 1500 kg de massa encontra-se parado em um sinal de trânsito, quando é abalroado na sua traseira por outro carro, de 1000 kg de massa, com velocidade escalar de módulo igual a 90 km/h. Imediatamente após a colisão, os dois carros movem-se juntos. Determine: a) O tipo de choque sofrido pelos carros (perfeitamente elástico, parcialmente elástico ou inelástico). b) O módulo da velocidade dos dois carros imediatamente após o choque. c) o coeficiente de restituição elástica desse choque. d) em joules, a quantidade de energia dissipada durante a colisão entre os carros. 10. Um filme mostra o Super-Homem, parado no ar, lançando ao espaço um asteroide, com velocidade igual à de uma bala de fuzil (aproximadamente 800 m/s). O asteroide tem uma massa aproximadamente igual a mil vezes a massa do Super-Homem. Após esse lançamento, o Super-Homem permanece em repouso. Caso ele obedecesse às leis da Física, ao invés de ficar parado, deveria ter adquirido alguma velocidade. Determine a velocidade do Super- Homem em função da velocidade do asteroide. REN170217A 3

4 11. Uma bola é solta de uma altura H = 100 m. Ela choca-se com o solo, e atinge na volta, uma altura máxima de 64 m. Sabendo que a aceleração da gravidade é g = 10 m/s², calcular o coeficiente de restituição. 12. Uma bola de borracha de 0,2 kg cai, a partir do repouso, de uma altura H = 1,6 m e, após o choque frontal com o solo, retorna até uma altura máxima h = 0,4 m. Adotando g = 10 m/s² e desprezando a resistência do ar, determine: a) a perda de energia mecânica da bola nesse choque; b) o coeficiente de restituição no choque. 13. Abandonando-se um corpo a partir do repouso em um referencial que as forças dissipativas são desprezíveis, ao atingir o solo, três situações podem ocorrer após o choque: 1. O corpo retorna à altura inicial choque perfeitamente elástico, pois não haverá dissipação de energia mecânica. 2. O corpo atinge uma altura menor que a altura inicial choque parcialmente elástico, pois haverá dissipação de energia mecânica. 3. O corpo atinge o repouso após o choque choque inelástico. Aqui cabe uma observação: após uma colisão perfeitamente inelástica, os corpos passam a ter a mesma velocidade. Um dos corpos envolvidos é a superfície da Terra, que também é o referencial e, portanto, em repouso, por isso, nesse caso, não temos movimento após a colisão e toda a energia mecânica foi dissipada, mas é possível haver movimento após uma colisão perfeitamente inelástica. a) Lembrando que o coeficiente de restituição (e) é a razão entre a velocidade relativa de afastamento (velocidade relativa após a colisão) e a velocidade relativa de aproximação (velocidade relativa antes da colisão), determine a altura atingida na segunda possibilidade acima, sendo e = ½. b) O módulo do impulso de uma força constante pode ser calculado pelo produto do módulo dessa força pelo tempo de atuação da mesma. Se a força for variável, a expressão anterior pode ser usada para determinar a força média. O teorema do impulso afirma que o impulso da força resultante corresponde à variação da quantidade de movimento do corpo. Considerando o tempo de contato entre o corpo e o solo de 0,01 s, determine a força resultante média que atua no corpo em cada uma das possibilidades acima. c) Quando o corpo atinge o solo, temos duas forças agindo sobre ele: o peso, que é vertical para baixo, e a normal, vertical para cima. Como a força resultante durante a colisão é vertical para cima (por quê?), o módulo da força normal é maior que o módulo da força peso. Assim sendo, determine o módulo da força normal nas três situações do item b (F R = N P). REN170217A 4

5 14. Complete as lacunas: (PUCCAMP-SP-Modificado) Sobre o eixo x, ocorre uma colisão frontal elástica entre os corpos A e B de massas m A = 4,0 kg e m B = 2,0 kg. O corpo A movia-se para a direita a 2,0 m/s, enquanto B movia-se para a esquerda a 10 m/s. Imediatamente após a colisão, A se moverá para a, a m/s, enquanto B se moverá para a, a m/s. 15. (PUCCAMP-SP-Modificado) Uma esfera de massa m 1 = 3,0 kg, movendo-se com velocidade constante v 1 = 2,0 m/s, colide frontalmente e elasticamente com outra esfera de massa m 2 = 1,0 kg, inicialmente em repouso. Determine as velocidades das esferas 1 e 2, imediatamente após o choque, em m/s. REN170217A 5