Prof. Márcio Marinho PROGRESSÃO PARCIAL

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1 1º ano FÍSICA Prof. Márcio Marinho 1

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5 1º ano FÍSICA Prof. Márcio Marinho APLICAÇÕES DAS LEIS DE NEWTON 5

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7 MAIS QUESTÕES 01-(UFB) Determine a intensidade, direção e sentido do vetor aceleração de cada corpo a seguir, sendo fornecidas as massas e as forças aplicadas em cada um: a) b) 04-(PUC-BA) A figura abaixo representa um gráfico do módulo (F) da força aplicada a um corpo, em função de sua aceleração (a). c) 02-(UEL-PR) Considere a figura a seguir O que representa o coeficiente angular, ou inclinação da reta do gráfico? a) a massa do corpo b) a velocidade do corpo c) o espaço percorrido pelo corpo d) a quantidade de movimento do corpo e) a energia cinética do corpo. 05-(FUVEST-SP) Um corpo de 5 kg descreve uma trajetória retilínea que obedece à seguinte equação horária S=3t 2 + 2t + 1, onde S é medido em metros e t em segundos. Determine o módulo da força resultante sobre o corpo. O módulo de sua resultante das três forças, em N, é 03-(PUC-MG) Sobre uma partícula P agem quatro forças, representadas na figura abaixo. O módulo da força resultante sobre a partícula é de:, 06-(FUVEST-SP) Numa cobrança de pênalti, o goleiro segurou a bola no peito. A bola tinha uma massa de 0,40kg e alcançou o goleiro com uma velocidade de módulo 20m/s. O choque durou um intervalo de 0,10s. Qual a intensidade da força média que o goleiro aplicou na bola? 07-(FUVEST-SP) Uma pessoa pendurou um fio de prumo no interior de um vagão de trem e percebeu, quando o trem partiu do repouso, que o fio se inclinou em relação à vertical. Com auxílio de um transferidor, a pessoa determinou que o ângulo máximo de inclinação, na partida do trem, foi 14. 7

8 inclinação, na partida do trem, foi 14. Nessas condições, a) represente, na figura da página de resposta, as forças que agem na massa presa ao fio. b) indique, na figura da página de resposta, o sentido de movimento do trem. c) determine a aceleração máxima do trem. DADOS: tg 14 = 0,25 e g = 10 m/s (CPS-SP) Na figura que se segue estão representadas as únicas forças que agem no bloco homogêneo de massa igual a 2 kg. Considere: de intensidade igual a 2N de intensidade igual a 3N. a) I e II apenas. b) III e IV apenas. c) I, II e IV apenas. d) I, II, III e IV. 11- (Ufpe) 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 a seguir. Sabendo-se que o sistema permanece em repouso, calcule o módulo da força que o bloco C exerce sobre o bloco B, em newtons. O valor do módulo da aceleração que o bloco adquire, em m/s 2, vale 09-(FEI-SP) Um quilograma padrão pesa cerca de 10N na Terra. Em um planeta X, o mesmo quilograma padrão pesa 35N. Qual é a aceleração da gravidade no planeta X? (1kgf=10N) a) 10m/s2 b) 3,5m/s2 c) 35m/s2 d) 0,3m/s2 e) 0,7m/s2 10-(PUC-MG) Um astronauta na Lua quer medir a massa e o peso de uma pedra. Para isso ele realiza as seguintes experiências: I Para medir a massa, ele utiliza uma balança de braços iguais, colocando em um dos pratos a pedra e, no outro, massas de valor conhecido, até obter o equilíbrio da balança. II Para medir o peso, ele utiliza um dinamômetro na vertical, pendurando a pedra na extremidade e lendo seu peso na escala do aparelho. III Para medir a massa, ele deixa a pedra cair de uma certa altura e mede o tempo de queda, comparando-o com o tempo de queda de um objeto de massa conhecida, solto da mesma altura; a relação entre os tempos é igual à relação entre as massas. IV Para medir o peso da pedra, o astronauta a prende na ponta de um fio que passa por uma roldana fixa vertical; na outra ponta do fio, ele pendura objetos de peso conhecido, um de cada vez, até que consiga o equilíbrio, isto é, até que a roldana pare de girar. As experiências CORRETAS são: 12- (ufpe) Um bloco de 1,2 kg é empurrado sobre uma superfície horizontal, através da aplicação de uma força, de módulo 10 N conforme indicado na figura. Calcule o módulo da força normal exercida pela superfície sobre o bloco, em newtons. 13-(FMPA-MG) Na montagem abaixo, sendo de 30kg a massa do corpo suspenso e de 70kg a massa do homem, podemos afirmar, supondo o sistema em equilíbrio: (considere g=10m/s 2 ). I A tensão na corda é de cerca de 30N. 8

9 II A compressão que o homem faz no chão é de cerca de 1000N. III A reação normal do chão sobre o homem é de cerca de 400N. a) só a frase I é certa b) só a frase II é certa c) só a frase III é certa d) todas as frases estão certas e) todas as frases estão erradas 14-(UFB) Os três blocos P, Q e R da figura abaixo encontramse em repouso sobre uma superfície plana, horizontal e perfeitamente lisa. Suas massas são mp=6kg, mq=4kg e mr=2kg. Uma força de intensidade F=48N é aplicada sobre o bloco P. Considere g=10m/s 2 e determine a intensidade, direção e sentido da força que o bloco R aplica no bloco Q. O sistema, a partir do repouso, vai se movimentar pela ação da gravidade. Sendo g=10m/s 2, determine: a) o módulo da aceleração de cada bloco b) a intensidade da força, em newtons, indicada pelo dinamômetro. 17-(MACKENZIE-SP) O sistema abaixo é constituído por fios e polias ideais, num local onde g=10m/s (UFB) Na figura abaixo os blocos 1, 2 e 3 tem massas m1=40kg, m2=20kg e m3=60kg. Considere os fios A e B e a polia ideais, despreze todos os atritos e calcule: Desprezando-se qualquer tipo de resistência e abandonandose o conjunto quando o corpo A se encontra na posição X, a sua velocidade, ao passar por Y, é, em m/s: a) a aceleração do sistema b) a intensidade da força de tração no fio B 16-(ITA-SP) O arranjo experimental esquematizado na figura consiste de uma roldana por onde passa um fio perfeitamente flexível e sem peso. Este fio sustenta em uma de suas extremidades a massa de 10kg e na outra, um dinamômetro no qual está pendurada uma massa de 6kg. A roldana pode girar sem atrito e sua massa, bem como a do dinamômetro, é desprezível em relação àquela do sistema. 18-(UFBA) Uma garota puxa um carrinho de massa 2,0kg com velocidade Vo=10m/s, por uma rampa de inclinação de 30o,conforme a figura. Ao atingir a altura h=15m o barbante se rompe. Sabendo que g=10m/s 2, calcule o intervalo de tempo entre o instante do rompimento do barbante e a chegada do carrinho até a base da rampa. Despreze o atrito. 19-(FATEC-SP) Um fio, que tem suas extremidades presas aos corpos A e B, passa por uma roldana sem atrito e de massa desprezível. O corpo A, de massa 1,0 kg, está apoiado num plano inclinado de 37 com a horizontal, suposto sem atrito. 9

10 Adote g = 10m/s2, sen 37 = 0,60 e cos 37 = 0,80. Para o corpo B descer com aceleração de 2,0 m/s 2, o seu peso deve ser, em newtons, 20-(UEL-PR) Dois blocos A e B de massas ma=2kg e mb=3kg, ligados por um fio, são dispostos conforme o esquema a seguir, num local onde g=10m/s 2. Desprezando-se os atritos e considerando ideais a polia e o fio, determine a intensidade da força tensora no fio. Considere sen30º=0,5 e cos30 =0,87 a) Represente as forças que atuam na caixa e escreva quem exerce cada uma das forças. b) Calcule a deformação da mola nessa situação. RESPOSTAS 01 50m/s²,0 m/s², 26N N 02 C 13 C 03 A 14 8 N 04 A 15 5m/s², 900 N 05 30N 16 2,5 m/s², 75 N N 17 0,5 m/s² 07 2,5 m/s² para dir s 08 A 19 D 09 C 20 6 N 10 A m² N 22 0,25 m 21-(UNICAMP-SP) Nas cenas dos filmes e nas ilustrações gráficas do Homem-aranha, a espessura do cabo de teia de aranha que seria necessário para sustentá- lo é normalmente exagerada. De fato, os fios de seda da teia de aranha são materiais extremamente resistentes e elásticos. Para deformações ΔL relativamente pequenas, um cabo feito de teia de aranha pode ser aproximado por uma mola de constante elástica k dada pela fórmula (K=10 10 A/L), onde L é o comprimento inicial e A a área da seção transversal do cabo. Para os cálculos abaixo, considere a massa do Homem-aranha M = 70 kg. Calcule a área A da seção transversal do cabo de teia de aranha que suportaria o peso do Homem-aranha com uma deformação de 1,0 % do comprimento inicial do cabo. (g=10m/s 2 ) 22-(Ufrrj-RJ) Um bloco de massa 5 kg está parado sobre um plano inclinado de um ângulo de 30 com a horizontal, preso a uma mola, de constante elástica k = 100 N/m, como mostra a figura. O atrito entre o bloco e o plano pode ser desprezado. 10

11 ENERGIA MECÂNICA 1º) (Fuvest-SP) A equação da velocidade de um móvel de 20 quilogramas é dada por v = 3,0 + 0,20t (SI). Podemos afirmar que a energia cinética desse móvel, no instante t = 10 s, vale: a) 45 J.. b) 1,0 10² J. c) 2,0 10² J d) 2,5 10² J. e) 2,0 10³ J. 2º) Três corpos, A, B e C, têm as características indicadas na tabela a seguir. Sendo EA, EB e EC, respectivamente, as energias cinéticas de A, B e C, aponte a alternativa correta: traz os valores corretos da energia cinética e da energia potencial de gravidade da bola no instante considerado. 7º) Tracionada com 800 N, certa mola helicoidal sofre distensão elástica de 10 cm. Qual a energia potencial armazenada na mola quando deformada de 4,0 cm? 3º) (Efomm-RJ) Se o nosso amigo da figura a seguir conseguisse levantar o haltere de massa igual a 75 kg, a uma altura de 2,0 m, em um local onde g = 10 m/s², qual a energia potencial que ele estaria transferindo para o haltere? 8º) Um corpo de massa m e velocidade v0 possui energia cinética E0. Se o módulo da velocidade aumentar em 20%, a nova energia cinética do corpo será: a) 1,56 E0. b) 1,44 E0. c) 1,40 E0. d) 1,20 E0. e) 1,10 E0. 9º) (Unip-SP) Uma partícula de massa 2,0 kg, em trajetória retilínea, tem energia cinética (Ec) variando com o quadrado do tempo (t2) de acordo com o gráfico abaixo: 4º) No esquema da figura, a esfera de massa 1,0 kg é homogênea e flutua na água com 50% do seu volume submerso: Sabendo que, no local, a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s², calcule a energia potencial de gravidade da esfera: a) em relação à superfície livre da água; b) em relação ao fundo do recipiente. 5º) Uma pequena pedra de massa 2,0 kg acha-se no fundo de um poço de 10 m de profundidade. Sabendo que, no local, a aceleração da gravidade tem módulo 10 m/s², indique a alternativa que traz o valor correto da energia potencial de gravidade da pedra em relação à borda do poço. a) 2,0 102 J. b) 2,0 102 J. c) 20 J. d) 20 J. e) Nenhuma das anteriores. 6º) Um garoto chuta uma bola de massa 400 g que, em determinado instante, tem velocidade de 72 km/h e altura igual a 10 m em relação ao solo. Adotando g = 10 m/s² e considerando um referencial no solo, aponte a alternativa que A força resultante na partícula: a) é variável. b) tem intensidade igual a 3,0 N. c) tem intensidade igual a 6,0 N. d) tem intensidade igual a 9,0 N. e) tem intensidade igual a 72 N. 10º) Um elevador, juntamente com sua carga, tem massa de 2,0 toneladas. Qual é a potência de dez que melhor expressa o acréscimo de energia potencial de gravidade do elevador dado em joules quando este sobe do terceiro ao sétimo andar? a) 10¹ b) 10 5 c) 10 9 d) e) º) Um atleta de massa igual a 60 kg realiza um salto com 11

12 vara, transpondo o sarrafo colocado a 6,0 m de altura. Calcule o valor aproximado do acréscimo da energia potencial de gravidade do atleta nesse salto. Adote g = 10 m/s². 16º) Um corpo movimenta-se sob a ação exclusiva de forças conservativas. Em duas posições, A e B, de sua trajetória, foram determinados alguns valores de energia. Esses valores se encontram na tabela abaixo: 12º) (Mack-SP) Uma bola de borracha de massa 1,0 kg é abandonada da altura de 10 m. A energia perdida por essa bola ao se chocar com o solo é 28 J. Supondo g = 10 m/s², a altura máxima atingida pela bola após o choque com o solo será de: a) 7,2 m. b) 6,8 m. c) 5,6 m. d) 4,2 m. e) 2,8 m. 13º) A deformação em uma mola varia com a intensidade da força que a traciona, conforme o gráfico abaixo: 14º) O bloco da figura oscila preso a uma mola de massa desprezível, executando movimento harmônico simples: A massa do bloco é de 1,0 kg, a constante elástica da mola vale 2,0 10³ N/m e o trilho que suporta o sistema é reto e horizontal. Se no instante da figura o bloco tem velocidade de 2,0 m/s e a mola está distendida de 10 cm, qual é a energia mecânica (total) do conjunto bloco-mola em relação ao trilho? 15º) (PUC-SP) O gráfico representa a energia cinética de uma partícula de massa 10 g, sujeita somente a forças conservativas, em função da abscissa x. A energia mecânica do sistema é de 400 J. Os valores da energia cinética em A e das energias potencial e mecânica em B são, respectivamente: a) 0 J, 800 J e J. b) 200 J, 400 J e J. c) 100 J, 200 J e 800 J. d) 200 J, J e 400 J. e) Não há dados suficientes para os cálculos. 17º) (UFRN) Indique a opção que representa a altura da qual devemos abandonar um corpo de massa m = 2,0 kg para que sua energia cinética, ao atingir o solo, tenha aumentado de 150 J. O valor da aceleração da gravidade no local da queda é g = 10 m/s² e a influência do ar é desprezível. a) 150 m b) 75 m c) 50 m d) 15 m e) 7,5 m 18º) (Cesgranrio-RJ) O Beach Park, localizado em Fortaleza CE, é o maior parque aquático da América Latina situado na beira do mar. Uma de suas principais atrações é um toboágua chamado Insano. Descendo esse toboágua, uma pessoa atinge sua parte mais baixa com velocidade de módulo 28 m/s. Considerando-se a aceleração da gravidade com módulo g = 9,8 m/s² e desprezando-se os atritos, conclui-se que a altura do toboágua, em metros, é de: a) 40. b) 38. c) 37. d) 32. e) º) Um garoto de massa m = 30 kg parte do repouso do ponto A do escorregador perfilado na figura e desce, sem sofrer a ação de atritos ou da resistência do ar, em direção ao ponto C: a) Qual a energia potencial para x = 1,0 m e para x = 4,0 m? b) Calcule a velocidade da partícula para x = 8,0 m. Sabendo que H = 20 m e que g = 10 m/s², calcule: a) a energia cinética do garoto ao passar pelo ponto B; b) a intensidade de sua velocidade ao atingir o ponto C. 12

13 20º) (Fuvest-SP) Numa montanha-russa, um carrinho com 300 kg de massa é abandonado do repouso de um ponto A, que está a 5,0 m de altura. Supondo que os atritos sejam desprezíveis e que g = 10 m/s², calcule: a) o valor da velocidade do carrinho no ponto B; b) a energia cinética do carrinho no ponto C, que está a 4,0 m de altura. Retirando-se o anteparo, qual será o valor da velocidade do corpo, em m/s, ao atingir o chão? a) 0 b) 1,0 c) 2,0 d) 3,0 e) 4,0 24º) Um garoto de massa 40 kg parte do repouso de uma altura de 10 m, desliza ao longo de um tobogã e atinge a parte mais baixa com velocidade de 5,0 m/s: 21º) (Puccamp-SP) A pista vertical representada é um quadrante de circunferência de 1,0 m de raio. Adotando g = 10 m/s² e considerando desprezíveis as forças dissipativas, um corpo lançado em A com velocidade de 6,0 m/s desliza pela pista, chegando ao ponto B com velocidade: a) 6,0 m/s. b) 4,0 m/s. c) 3,0 m/s. d) 2,0 m/s. e) nula. Admitindo a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², calcule a energia mecânica degradada pelas forças dissipativas, durante a descida do garoto. 25º) O carrinho de montanha-russa da figura seguinte pesa 6,50 10³ N e está em repouso no ponto A, numa posição de equilíbrio instável. Em dado instante, começa a descer o trilho, indo atingir o ponto B com velocidade nula: 22º) No arranjo experimental da figura, desprezam-se o atrito e o efeito do ar: O bloco (massa de 4,0 kg), inicialmente em repouso, comprime a mola ideal (constante elástica de 3,6 10³ N/m) de 20 cm, estando apenas encostado nela. Largando-se a mola, esta distende-se impulsionando o bloco, que atinge a altura máxima h. Adotando g = 10 m/s², determine: a) o módulo da velocidade do bloco imediatamente após desligar-se da mola; b) o valor da altura h. 23º) (PUC-SP) Um corpo de massa 2,0 kg é amarrado a um elástico de constante elástica 200 N/m que tem a outra extremidade fixa ao teto. A 30 cm do teto e a 20 cm do chão, o corpo permanece em repouso sobre um anteparo, com o elástico em seu comprimento natural, conforme representado na figura. Sabendo que a energia térmica gerada pelo atrito de A até B equivale a 4, J, determine o valor da altura h. 26º) Um pequeno bloco B, lançado do ponto P com velocidade de intensidade v0, desliza sem atrito e sem sofrer influência do ar sobre a superfície PQ, contida em um plano vertical. Sabendo que B inverte o sentido do movimento no ponto Q e que g = 10 m/s², calcule o valor de v0. 13

14 27º) Na figura seguinte, uma esfera de massa m = 5,0 kg é abandonada do ponto R no instante t1, caindo livremente e colidindo com o aparador, que está ligado a uma mola de constante elástica igual a 2,0 10³ N/m. As massas da mola e do aparador são desprezíveis, como também o são todas as dissipações de energia mecânica. b) o valor da força que o trilho exerce na bola no ponto D; c) o valor da aceleração tangencial da bola quando ela passa pelo ponto C. 30º) (Fatec-SP) A figura representa uma pista no plano vertical, por onde uma partícula desliza sem atrito. Abandonada do repouso no ponto A, a partícula passa por B, tendo nesse ponto aceleração 2 g (igual ao dobro da aceleração gravitacional). Sendo R o raio da circunferência descrita, a altura de A em relação à base é: Considerando g = 10 m/s² e supondo que no instante t2 a mola está sob compressão máxima, calcule: a) a compressão da mola quando a esfera atinge sua máxima velocidade; b) a compressão da mola no instante t2. 28º) (UFMG) A figura mostra um trecho de uma montanharussa de formato circular de raio R. Um carro de massa M = 200 kg parte do repouso de uma altura R/2 Considere o instante em que o carro passa pelo ponto mais 10baixo da trajetória (ponto B). Despreze as forças de atrito e use g = 10 m/s². a) Faça uma figura representando as forças que atuam sobre o carro nesse instante. b) Calcule a intensidade da força que a pista faz sobre ele nesse instante. a) 1R. b) 2R. c) 3R. d) 4R. e) 5R. GABARITO 1 D J 21 B 2 C 12 A 22 6 m/s, 1,8 m , 300, 4 23 A 4 0 e 49J J 5 A , 0, kg 6 B 16 B 26 8 m/s 7 6,4 17 E 27 2,5cm, 50cm 8 B 18 A N 9 C 19 4kg, 2 m/s m/s, 1,8 n e 10 m/s² 10 B m/s, 3kg 30 C 29º) (UFU-MG) A mola da figura abaixo possui uma constante elástica K = 280 N/m e está inicialmente comprimida de 10 cm: Uma bola com massa de 20 g encontra-se encostada na mola no instante em que esta é abandonada. Considerando g = 10 m/s² e que todas as superfícies são perfeitamente lisas, determine: a) o valor da velocidade da bola no ponto D; 14