EXERCÍCIOS FÍSICA PROFº JAISON MATTEI

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1 EXERCÍCIOS FÍSICA PROFº JAISON MATTEI 1. Sabemos que os exercícios físicos promovem o aumento da musculatura estriada esquelética. Iniciando um exercício, com o braço na posição vertical junto a seu corpo, um atleta segura em sua mão uma massa de 5 kg. Mantendo seu antebraço na vertical, ele eleva essa massa em velocidade constante até seu braço atingir a posição horizontal e parar. Assinale o que for correto. 01) Na posição inicial, a força que o atleta exerce sobre a massa é de 50 N. 0) Enquanto o atleta ergue a massa ocorre o deslizamento das fibras da proteína actina sobre as moléculas de miosina. 04) A contração muscular ao levantar a massa ocorre devido ao encurtamento das fibras musculares estriadas esqueléticas. 08) No indivíduo adulto, as células da musculatura estriada esquelética estão em constante divisão celular, favorecida pela intensidade da atividade física. 16) Se o braço do atleta mede 0,35 m, o trabalho realizado por ele sobre a massa foi de 17,5 J.. As histórias em quadrinhos (HQ) de super-heróis vêm povoando o imaginário dos jovens de várias gerações desde a década de As histórias com personagens dotadas de superpoderes constituem-se numa forma de entretenimento, mas também possibilitam a divulgação científica. Podemos encontrar nas HQ situações em que princípios físicos são explorados. Hoje, o universo das HQ passou para o formato cinematográfico e grandes estúdios de cinema têm apostado no gênero. Na tabela abaixo, estão descritas algumas características de cinco super-heróis e alguns princípios físicos que podem ser associados a elas. Super-herói Hulk Homem-Aranha Senhor Fantástico Aquaman Flash Algumas Características Criatura com força ilimitada e poderoso fator de cura. Não voa, porém consegue saltar a grandes distâncias e alturas. Possui força super-humana, sentido de aranha e habilidade de aderir a superfícies sólidas. Para se balançar sobre os prédios, criou lançadores de teias. Seu corpo apresenta grande elasticidade, o que dá a ele muita resistência a ataques físicos. Possui telepatia capaz de controlar os seres marinhos e influenciar as pessoas. Dono de força super-humana, possui grande resistência ao impacto físico e grande velocidade para nadar, além de visão capaz de enxergar com pouca luz. O homem mais rápido do mundo no universo DC possui alto fator de cura, velocidade super-humana e reflexos apuradíssimos. Alguns Princípios Físicos Associados Saltos como lançamentos oblíquos. Movimento oscilante como um pêndulo. A elasticidade de seu corpo obedece à Lei de Hooke. Dentro d água, obedece às leis da hidrostática. Seus movimentos podem ser descritos pela cinemática e pela dinâmica. Com base nos dados da tabela, é correto afirmar que:

2 01) num salto (lançamento oblíquo), o Hulk atinge grande alcance horizontal e no ponto mais alto de sua trajetória a velocidade é nula. 0) quando o Senhor Fantástico recebe um golpe (soco) de um inimigo, seu corpo armazena energia na forma de energia cinética. 04) quando o Homem-Aranha fica oscilando em sua teia, seu período de oscilação será maior quanto maior for o comprimento da teia. 08) o Aquaman tem que fazer mais força para sustentar uma pedra totalmente submersa na água de um rio do que totalmente submersa na água do Mar Morto. 16) quando o Flash está correndo, aumenta a produção de energia térmica em seu corpo. 3) por ser muito forte, o Hulk consegue, com um soco, quebrar uma rocha sem machucar sua mão, pois a força que ele exerce sobre a rocha é maior do que a força que a rocha exerce sobre a mão dele. 3. Aplica-se uma força de 0 N a um corpo de massa m. O corpo desloca-se em linha reta com velocidade que aumenta 10 m s a cada s. Qual o valor, em kg, a) 5. b) 4. c) 3. d). e) 1. da massa m? 4. A figura abaixo representa um conjunto sobre o qual é exercido uma força igual a 10 N. Desprezando o atrito entre os blocos e a superfície, assinale o que for correto. Dados: g 10 m s ma kg mb 3 kg 01) A aceleração dos corpos vale 0) A força que B exerce em A m s. vale 6 N. 04) A força que A exerce em B vale 4 N. 08) Considerando que o conjunto partiu do repouso, a equação que fornece o deslocamento do conjunto será Δx t. 5. Um bloco A de massa 3,0 kg está apoiado sobre uma mesa plana horizontal e preso a uma corda ideal. A corda passa por uma polia ideal e na sua extremidade final existe um gancho de massa desprezível, conforme mostra o desenho. Uma pessoa pendura, suavemente, um bloco B de massa 1,0 kg no gancho. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre o bloco A e a mesa são, respectivamente, μe 0,50 e μc 0,0. Determine a força de atrito que a mesa exerce sobre o bloco A. Adote g 10m s.

3 a) 15 N. b) 6,0 N. c) 30 N. d) 10 N. e) 1 N. 6. Um bloco de madeira de 100 g m desliza, a partir do repouso, sobre um plano inclinado de de comprimento e com uma inclinação de 45 com a horizontal. Levando em conta o atrito entre o bloco e o plano inclinado e desconsiderando a resistência do ar, assinale o que for correto. Dados: aceleração da gravidade coeficiente de atrito estático coeficiente de atrito dinâmico 0,5 0,3 g 10 m s 01) O bloco desliza com uma aceleração de 3,5 m s. 0) A energia cinética do bloco no instante em que ele atinge a metade do percurso vale 0,35 J. 04) O trabalho realizado pela força resultante sobre o bloco, quando este percorre a distância de 1,5 m a partir do repouso, é igual a 08) Se não houvesse a força de atrito, o movimento do bloco seria uniforme. 16) No presente caso, a força de atrito entre o bloco e o plano inclinado não depende da inclinação do plano. J. 7. Sobre uma caixa de massa 10 kg, atua uma força horizontal constante F de intensidade 600 N. A caixa encontra-se sobre uma superfície horizontal em um local no qual a aceleração gravitacional é 10 m s. Para que a aceleração da caixa seja constante, com módulo igual a m s. e tenha a mesma orientação da força F, o coeficiente de atrito cinético entre a superfície e a caixa deve ser de a) 0,1 b) 0, c) 0,3 d) 0,4 e) 0,5 8.

4 O sistema representado na figura acima corresponde a um corpo 1, com massa 0 kg, apoiado sobre uma superfície plana horizontal, e um corpo, com massa de 6 kg, o qual está apoiado em um plano inclinado que faz 60 com a horizontal. O coeficiente de atrito cinético entre cada um dos corpos e a superfície de apoio é 0,1 Uma força F de 00 N, aplicada sobre o corpo 1, movimenta o sistema, e um sistema que não aparece na figura faz com que a direção da força F seja mantida constante e igual a 30 em relação à horizontal. Uma corda inextensível e de massa desprezível une os dois corpos por meio de uma polia. Considere que a massa e todas as formas de atrito na polia são desprezíveis. Também considere, para esta questão, a aceleração gravitacional como sendo de 10 m s e o cos 30 igual a 0,87. Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta a tensão na corda que une os dois corpos. a) 1,4 N. b) 48,4 N. c) 6,5 N. d) 80,3 N. e) 10,6 N. 9. O conjunto mostrado na figura, composto por dois blocos A e B, está com aceleração a. O atrito entre os blocos é nulo e a massa deles é ma 5,0 kg e mb 1,0 kg. Considerando que o bloco retangular B não desliza sobre o bloco triangular A, a magnitude da aceleração a do conjunto e a magnitude da força de contato entre os dois blocos são, respectivamente, iguais a: a) b) c) d) 10 m s e 10,0 N 10,0 m s e 5 N 10,0 m s e 10 N 5 m s e 10 N

5 e) 10,0 m s e 10 N 10. Dois blocos, A e B, estão em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. O bloco está a uma certa distância à direta do bloco B ao qual é conectado por um fio inextensível e de massa desprezível. No instante sobre o bloco A é aplicada uma força constante de A t 0 s, módulo F, na direção horizontal e no sentido da esquerda para a direita. Considerando os blocos A e B como sendo pontos materiais, que suas massas são respectivamente e m B, e desprezando os atritos, assinale o que for correto. 01) O módulo da força de tração que atua no fio é de 0) O módulo da aceleração adquirida pelo bloco B 04) O módulo da velocidade do bloco A mbf. ma mb é de m F. A mb após um intervalo de tempo Δt s Δt s m A Δ tf é de ma m ( Δ t) F 08) O deslocamento realizado pelo bloco B no intervalo de tempo é de. (ma m B) 16) As forças, que o fio exerce sobre os blocos A e B, têm o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido.. B

6 Gabarito: Resposta da questão 1: = 3. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] Durante um movimento ocorrem contrações musculares do músculo esquelético, através de filamentos proteicos contráteis, que encurtam as fibras musculares, onde actina (filamento fino) desliza sobre a miosina (filamento grosso). A musculatura de um adulto não sofre divisão, apenas a formação de novas células para reparação. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] [01] Correta. F P F m g F 5 10 F 50 N [16] Correta. W F d W 50 0,35 W 17,5 J Resposta da questão : = 8. [01] Falsa. No ponto mais alto do lançamento oblíquo ainda resta a componente horizontal da velocidade inicial, desconsiderando-se os atritos ; [0] Falsa. Como o corpo do Senhor fantástico é elástico; ele armazena energia potencial elástica; [04] Verdadeira. O período de oscilação de um pêndulo depende diretamente da raiz quadrada do seu comprimento; [08] Verdadeira. Quanto maior a densidade do líquido maior é o empuxo e menor é a força para sustentar o corpo submerso; [16] Verdadeira. Para aumento de velocidade é necessário movimentação de pernas mais rapidamente, bem como o batimento do coração, refletindo em aumento da energia interna e, consequentemente, aumento da temperatura. Resposta da questão 3: [B] Primeiramente calculamos a aceleração: Δv 10 m s a a 5 m s Δt s Usando o Princípio Fundamental da Dinâmica: F 0 N F m a m m 4 kg a 5 m s Resposta da questão 4: = 11.

7 [01] Verdadeira. Usando o Princípio Fundamental da Dinâmica para todo o conjunto de blocos: F FAB F F FAB FBA ma mb BA 10 a a a m s. m m 3 A [0] Verdadeira. A força de contato entre os dois blocos será analisada no corpo B: FBA mb a FBA 3 kg m / s FBA 6 N [04] Falsa. A força que A exerce em B é igual em módulo à força que B exerce em A, ou seja, 6 N. [08] Verdadeira. Para o movimento uniformemente variado, a posição em função do tempo é dada por: a t t Δx v0 t 0 t Δx t Resposta da questão 5: [D] De acordo com as forças que atuam nas direções de possíveis movimentos, apresentadas no diagrama de corpo livre abaixo, e utilizando o Princípio Fundamental da Dinâmica: B PB T T Fa ma mb a Considerações: - Como o sistema permanece em equilíbrio estático, a aceleração é igual a zero; - Os módulos das trações nos corpos são iguais e com sinais contrários. PB PB T T Fa Fa 0 Substituindo o peso do corpo B pelo produto de sua massa pela aceleração da gravidade: Fa mb g Substituindo os valores, temos, finalmente: Fa 1kg10 m s Fa 10 N Resposta da questão 6: = 03. [01] Verdadeira. Usando a segunda lei de Newton: Fr m a

8 Px Fat m a m g senθ μ m g cosθ m a a g senθ μ cosθ a 10 m s sen45 0,3 cos45 10 m s 0,3 a 3,5 m s [0] Verdadeira. A altura do plano inclinado pode ser obtida através da diagonal do quadrado: h h m Pela conservação de energia no sistema não conservativo, temos: h EM topo EMmeio Ed m g h m g Ec μd m g cosθ h h Ec m g h m g μd m g cosθ m g μd m g cosθ h Ec m g μd cos 45 0,1 10 0,3 0,35 J [04] Falsa. A força resultante é: F P F m g senθ μ m g cosθ F m g sen 45 μ cos 45 r x at r Fr 0,1 10 0,3 Fr 0,35 N Logo, o trabalho realizado no percurso solicitado é: τ F d τ 0,35 N1,5 m τ 0,55 J r [08] Falsa. Se não houvesse a força de atrito, o bloco seria mais acelerado ainda. [16] Falsa. A força de atrito dependo da inclinação pois sua expressão é: Fat μm g cos θ. Resposta da questão 7: [C] Diagrama de corpo livre: Aplicando-se a segunda lei de Newton: Fres m a F F ma F μ N m a at

9 Como o deslocamento é horizontal, o módulo da força normal é igual ao peso, devido à inexistência de forças extras na vertical. F μp ma F μm g m a Isolando o coeficiente de atrito cinético e substituindo os valores fornecidos, ficamos com: μ F m a 600 N 10 kg m s 0,3 m g μ 10 kg 10 m s μ Resposta da questão 8: [D] Dados: F 00N; m1 0kg; m 6kg; μ 0,1; g 10 m/s ; cos37 0,87. A figura mostra as forças ou componentes de forças relevantes para a resolução da questão. Nessa figura: Fx F cos ,87 Fx 174N. Fy F sen30 000,5 Fy 100N. N F m g N N 100N. 1 y A1 μn1 0,1 100 A1 10N. Px m gsen ,87 Px 5,N. Py m gcos ,5 Py 30N. N P y N 30N. A μn 0,130 A 3N. Aplicando o Princípio Fundamental em cada um dos corpos: Corpo 1 : Fx T A1 m1 a Corpo : T Px A m a 1 Fx A1 A Px m1 m a 108, , 3 6 a a a 4,18 m/s. 6

10 Voltando em : x T P A m a T 6 4,18 5, 3 T 80,3 N. Resposta da questão 9: [C] Ny mbg N senθ mbg mbg 110 N N N 10 N senθ Nx mba Ncosθ mba 10 Ncosθ a a a 10 m s mb 1 Observação: A questão nunca acontecerá no cotidiano, pois dois blocos, ambos sem atrito, irão deslizar sempre. Provavelmente, tentaram facilitar a questão tirando a força de atrito e cometeram um pequeno deslize. Resposta da questão 10: = 15.

11 [01] Verdadeiro. F T ma a (I) T mb a (II) (I) (II) F T ma a T mb a F ma 1 T mb F ma mb T mb ma mb F T mb F T ma mb mb mbf T ma mb [0] Verdadeiro. F T ma a (I) T mb a (II) (I) (II) F (ma m B) a F a ma mb [04] Verdadeiro.

12 F T ma a (I) T mb a (II) (I) (II) F (ma m B) a F a ma mb ΔV F Δt ma mb F ΔV Δt ma mb Δ tf ΔV ma mb Δ tf Vf Vi ma mb Δ tf Vf 0 ma mb Δ tf VA VB Vf ma mb [08] Verdadeiro. F T ma a (I) T mb a (II) (I) (II) F (ma m B) a F a ma mb 1 S S0 V0Δt aδt 1 S 0 0 aδt 1 F S Δt ma mb ( Δ t) F S B. (ma m B) [16] Falso. As forças, que o fio exerce sobre os blocos A direção e sentidos opostos. e B, têm o mesmo módulo, a mesma

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