PROVA DE FÍSICA 3 o TRIMESTRE DE 2014

Transcrição

1 PROVA DE FÍSICA 3 o TRIMESTRE DE 2014 PROF. VIRGÍLIO NOME N o 1 a SÉRIE A compreensão do enunciado faz parte da questão. Não faça perguntas ao examinador. É terminantemente proibido o uso de corretor. Respostas com corretor serão anuladas. Esta prova tem OITO questões dissertativas em CINCO páginas. ESCREVA SEU NOME EM TODAS AS FOLHAS DA PROVA. - As questões referem-se ao estudo da Mecânica, dando ênfase, principalmente, ao estudo do Trabalho, Energia e Potência. - Todas as questões devem ser respondidas a tinta e não será permitido o uso de calculadoras. - Faça a avaliação com calma e atenção, mas tome cuidado com o tempo. As questões onde deve-se assinalar alguma alternativa não precisam de justificativa. - Se necessário, adote g = 10 N/kg; Potência = Força x Velocidade. 01. (2,0) (UniVivi) Um corpo de massa igual a 100 kg, inicialmente em repouso, é submetido à ação de uma força constante e paralela ao deslocamento. Sabendo que a velocidade do corpo é igual a 20 m/s, ao término de 5,0 s, DETERMINE: a) a energia cinética inicial. b) a energia cinética final. c) o trabalho realizado sobre o corpo. d) a potência desenvolvida pelo corpo. 1

2 02. (1,0) (Unicamp) La Tour Eiffel: Uma atração muito popular nos parques de diversão, que consiste em uma plataforma que despenca, a partir do repouso, em queda livre de uma altura de 75m. Quando a plataforma se encontra 30m acima do solo, ela passa a ser freada por uma força constante e atinge o repouso quando chega ao solo. Determine a velocidade da plataforma quando o freio é acionado. 03. (1,0) (Univivi) O Kamikaze consiste em uma rampa quase vertical de aproximadamente 20 metros de altura. A oscilação durante a queda (vista na foto) serve, somente, para dar a sensação ao usuário de imponderabilidade de massa (parece que este desencosta da rampa). Desconsiderando quaisquer forças dissipativas, qual a velocidade atingida pelo usuário no ponto mais baixo do brinquedo (h=0)? 2

3 04. (Univivi) Katapul: É a única montanha russa de propulsão do Brasil (em que o trem não necessita de subir por meio de uma corrente para adquirir energia potencial: ele já é lançado). O trem é lançado da estação por meio de um contra-peso de 40 toneladas que encontra-se dentro de uma torre branca abaixo da primeira subida da atração. O contra-peso cai com uma certa velocidade, fazendo com que um sistema de roldanas e cabos se movimentem, encaixando um aparelho chamado Pusher atrás do último vagão, e este, por sua vez, empurra o trem até a velocidade de 25 m/s (90 Km/h) em apenas 3 segundos. Ao atingir 90 Km/h, o pusher solta o trem, fazendo com que ele passe em um looping de aproximadamente 20 metros, e em seguida, suba uma rampa de 42 metros e inclinação de 70º. Ao chegar próximo do topo dessa rampa, o trem pára, e começa a voltar de costas. Ao descer esse trecho de costas, ele passa novamente no looping, percorre a área de lançamento, passa pela estação onde sua velocidade é controlada pelos freios, e depois, sobe outra rampa de 70º de inclinação. O trem pára novamente, e volta (de frente) para estação, onde é parado completamente. Todo esse processo (do lançamento à parada total) ocorre em cerca de 30 segundos. (Fonte: - O texto original sofreu alterações) Atenção: Para todos os cálculos abaixo, deve-se considerar o sistema (trem + ocupantes) como um ponto material. a) (1,5) Considerando a massa do sistema (trem + ocupantes) igual a 2000 kg, qual o trabalho da força de propulsão para acelerar o carrinho de 0 a 25 m/s? Desconsidere o atrito. b) (1,5) Para completar o looping, o sistema (trem + ocupantes) deve chegar ao seu topo com uma velocidade calculada por v 2 = R.g, onde R é o raio do loop e g é a aceleração da gravidade local. Se o Katapul possui um loop de raio igual a 10 m, qual deve ser a mínima velocidade com que o carrinho deve ser lançado após a propulsão? 3

4 05. (1,0) (Unesp 2010) O Skycoaster é uma atração existente em grandes parques de diversão, representado nas figuras a seguir. Considere que em um desses brinquedos, três aventureiros são presos a cabos de aço e içados a grande altura. Os jovens, que se movem juntos no brinquedo, têm massas iguais a 50 kg cada um. Depois de solto um dos cabos, passam a oscilar tal como um pêndulo simples, atingindo uma altura máxima de 47 metros e chegando a uma altura mínima do chão de apenas 2 metros. Nessas condições e desprezando a ação de forças de resistências, qual é, aproximadamente, a máxima velocidade, em m/s, dos participantes durante essa oscilação? 06. (1,0) (Upf 2012) Uma caixa de 5 kg é lançada do ponto C com 2 m/s sobre um plano inclinado, como na figura. Considerando que 30% da energia mecânica inicial é dissipada na descida por causa do atrito. Determine a velocidade com que a caixa atinge o ponto D. (considere g = 10 m/s 2 ) 4

5 07. (1,0) (Ufrj 2002) Um carro de corrida, incluindo o piloto, tem 800 kg de massa e seu motor é capaz de desenvolver, no máximo, 180 kw de potência. O carro acelera na largada, primeiramente, utilizando a tração de 5000 N, que no caso é a máxima permitida pela pista e pelos pneus, até atingir a potência máxima do motor. A partir daí, o piloto passa a acelerar o carro utilizando a potência máxima do motor até atingir 60 m/s. Suponha que não haja perda de energia por atrito e que todo o trabalho realizado pelo motor resulte no aumento de energia cinética de translação do carro. Calcule a velocidade do carro ao final da primeira etapa de aceleração. 08. (0,5) (OBF DESAFIO) - Um jovem de massa 100kg fixado pelos tornozelos a um cabo elástico, solta-se do parapeito de uma ponte (A) para praticar "bungee jump". A superfície do rio encontra-se 70m abaixo do parapeito da ponte. O cabo elástico tem um comprimento não deformado igual a 40m e uma constante elástica igual a 300N/m. Calcule o maior comprimento atingido pelo cabo elástico. Boa Prova e... Aquele Abraço!! Virgílio 5