Questões Conceituais

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1 Questões em Aula Questões Conceituais QC.1) Determine os sinais positivo ou negativo da posição, da velocidade e da aceleração da partícula da Fig. Q1.7. QC.) O movimento de uma partícula é apresentado na Fig. Ex1.0. Quais das afirmações seguintes são corretas: (i) Velocidade é nula em t~1,7h. (ii) A velocidade é positiva de t=3 h a 5 h. (iii) Velocidade é nula no intervalo de tempo entre e 3h. (iv) A partícula está em repouso no intervalo de tempo entre e 3 h. (v) A velocidade é positiva no intervalo de tempo entre 3 e 5 h, (A) (i) e (ii); (B) (iii) e (v); (C) (iv) e (v) QC.3) Você lança uma bola de tênis verticalmente para cima e ela atinge uma altura máxima maior do que sua altura. O módulo da aceleração é maior enquanto ela está sendo lançada ou logo depois que ela deixa a sua mão? Explique. QC.4) Dois carros A e B, se movem no eixo 0x. o gráfico mostra as posições de A e B em função do tempo. (a) Para que tempo(s), caso exista algum, A e B possuem a mesma posição? (b) Para que tempo(s), caso exista algum, A e B possuem a mesma velocidade? (c) Para que tempo(s), caso exista algum, o carro B passa o carro A? (d) Qual é a aceleração dos carros: nula, positiva ou negativa? (e) Qual é a velocidade inicial dos carros: nula, positiva ou negativa? 1

2 QC. 5) Um pêndulo simples ( um corpo oscilando na extremidade de um fio) descreve um arco do círculo em cada oscilação. Qual é a direção e o sentido da aceleração nas extremidades da oscilação? E no ponto médio? QC.6) Em um movimento circular uniforme, como varia a aceleração quando a velocidade cresce de um fator igual a 3? Quando o raio decresce de um fator igual a? QC.7) Quando as duas extremidades de uma corda são puxadas com forças de mesmo módulo mas de sentidos contrários, por que a tensão na corda não é igual a zero? QC.8) Você amarra um tijolo na extremidade de uma corda e o faz girar em torno de você em um círculo horizontal. Descreva a trajetória quando você larga repentinamente a corda. QC.9) Quando um peso grande é suspenso por um fio no limite de sua elasticidade, puxando-se o fio suavemente o peso pode ser levantado ; porém, se você puxar bruscamente, o fio se rompe. Explique isso usando as leis de Newton do movimento. QC.10) Para fazer um carro parar em uma estrada com gelo é melhor pisar forte no pedal do freio para travar as rodas e fazê-las deslizar ou pisar lentamente no pedal de modo que as rodas continuem a rolar? Por quê? QC.11) Um bloco de massa m é mantido estacionário sobre uma rampa pela força de atrito que a rampa exerce sobre ele. Uma força F, dirigida para cima ao longo da rampa, é então aplicada ao bloco e sua intensidade gradualmente aumentada a partir do zero. Durante esse aumento o que acontece com a direção, o sentido e a intensidade da força de atrito que age sobre o bloco? Questões Objetivas QO.1) Um ovo é atirado verticalmente para cima de um ponto próximo da cornija na extremidade superior de um edifício alto. Ele passa rente da cornija em seu movimento descendente, atingindo um ponto a 50,0 m abaixo da cornija 5,0 s após ele abandonar a mão do lançador. Despreze a resistência do ar. (a) Calcular a velocidade inicial do ovo. (b) Qual a altura máxima atingida acima do ponto inicial do lançamento? (c) Qual o módulo da velocidade nessa altura máxima? (d) Qual o módulo e o sentido da aceleração nessa altura máxima? (e) Faça gráficos de a versus t, v versus t e y versus t para o movimento do ovo. Resp. (a) 14,5 m/s; (b) 10,7m; (c) v y =0; (d) 9,80 m/s ; para baixo e em todo o movimento.

3 QO.) Uma pessoa deixa cair uma melancia do alto do telhado de um edifício. Ele escuta o barulho da melancia ao se espatifar,0 s depois do lançamento. Qual a altura do edifício? A velocidade do som no ar é igual a 340 m/s. Despreze a resistência do ar. (Resp. 8,6 m. ) QO.3) Um rapaz lança um fósforo aceso no topo de uma lixeira cilíndrica (diâmetro D e altura D) vazia. Para tornar esse evento mais esportivo, a aparte inferior da lixeira está no mesmo nível do ponto em que o fósforo deixa a mão, e a lixeira está uma distância horizontal de 6D do ponto em que o fósforo deixa a mão do rapaz. Ele lança o fósforo com ângulo de 45,0 o acima da horizontal. Ache o valor máximo e o valor mínimo da velocidade inicial do lançamento para o fósforo entre pela parte superior da lixeira. Despreze a resistência do ar e dê sua resposta em termos de g e de D. QO.4) Um projétil é lançado com velocidade v o formando um ângulo o com a horizontal. O ponto de lançamento está situado a uma altura h acima do solo. Desprezando a resistência do ar, mostre que a distância horizontal percorrida pelo projétil antes de ele atingir o solo é dada por vocos o x voseno vo sen o gh. g QO.5) Um motoqueiro salta sobre um rio com sua motocicleta. A rampa de decolagem é inclinada de 53,0 o, largura do rio é de 40,0m, e a outra margem está a 15,0m abaixo do nível da rampa. O rio está a 100m abaixo do nível da rampa. Despreze a resistência do ar.. (a) Qual deve ser sua velocidade para que ele possa alcançar a outra margem sem cair no rio? (b) Caso sua velocidade for igual à metade do valor encontrado em (a), onde ele cairá? Resp (a) 17,8 m/s; (b) cairá no rio, a uma distância 8,4 m da margem próxima da rampa. QO.6) Em um filme de aventura, o herói joga uma granada de se carro, que se desloca a 90,0km/h, atingindo o carro do inimigo, que se desloca a 110,0km/h. O carro do inimigo está a 15,8 m à frente do carro do herói quando ele joga uma granada. Se o lançamento é tal que sua velocidade inicial em relação a ele forma um ângulo de 45 0 acima da horizontal, qual deve ser o módulo da velocidade inicial? Os dois carros se deslocam no mesmo sentido numa estrada retilínea e plana. Despreze a resistência do ar. Ache o módulo da velocidade inicial em relação ao herói e em relação à Terra. Resp: 61, km/h em relação ao herói; 140km/h em relação à Terra. 3

4 QO.7) Duas caixas, uma de massa de 4,00 kg e outra de 6,00 kg, estão em repouso sobre uma superfície áspera, ligadas por uma corda leve. O coeficiente de atrito cinético é de 0,5. Uma mulher usando um tênis áspero (de modo que ela possa exercer tração sobre o solo) puxa horizontalmente a caixa de 6,00 kg com uma força que produz uma aceleração de,50 m/s. (a) Qual é o módulo da força F? (b) Qual é a tensão T que conecta as duas caixa? QC.8) Um objeto com massa m se move ao longo do eixo Ox. Sua posição em função do tempo é dada por x(t) = A t B t 3, onde A e B são constantes. Calcule a força sobre o objeto em função do tempo. QC.9) (Lista 4) Um bloco A, com peso 3P, desliza sobre um plano inclinado S com inclinação de 36,9 0 a uma velocidade constante, enquanto a prancha B, com peso P, está em repouso sobre A. A prancha está ligada por uma corda no topo do plano. Ver a figura. (a) Faça um diagrama de todas as forças que atuam sobre A. (b) Se o coeficiente de atrito cinético entre A e B for igual ao coeficiente de atrito cinético entre S e A, calcule o seu valor. Resp. (b) 0,75 QC.10) Um bloco de massa m 1 está sobre um plano inclinado com um ângulo de inclinação e está ligado por uma corda que passa sobre uma polia pequena a um segundo bloco suspenso de massa m. O coeficiente de atrito cinético é c e o coeficiente de atrito estático é e. (a) Ache a massa m para a qual o bloco de massa m 1 sobe o plano com velocidade constante de pois que ele entra em movimento. (b) Ache a massa m para a qual o bloco de massa m 1 desce o plano com velocidade constante de pois que ele entra em movimento. (c) Para que valores de m os blocos permanecem em repouso depois de eles serem libertados a partir do repouso? Resp.(a) m ( cos ) m1 sen ; (b) m ( cos ) m1 sen ; (c) m ( cos ) m1 sen, maior; m ( cos ) m1 sen e, menor. c e c 4

5 QC.11) Um bloco de massa M é amarrado na extremidade inferior de uma corda de massa m e comprimento L. Uma força F constante é aplicada de baixo para cima na extremidade superior da corda, fazendo com que o bloco e a corda sejam acelerados para cima. Encontre a tensão na corda a uma distância x da sua extremidade superior, onde x pode ter qualquer valor entre 0 e L. mx Resp. T( x) F 1 L( m M ) QC.1) Determine a aceleração de cada bloco da figura em função de m 1, de m e de g. Não existe nenhum atrito em nenhuma parte do sistema. Resp.: a 1 = a ; a = m g /(4 m 1 + m ) QC.13) Um bloco de massa m 1 colocado sobre uma superfície horizontal e áspera está conectado a uma bola de massa m através de uma corda leve que passa pela polia sem atrito. Uma força de magnitude F inclinada de um ângulo com a horizontal é aplicada sobre o bloco de m 1. O coeficiente de atrito cinético é c. Determine o módulo da aceleração dos blocos. F(cos csen ) g( m cm1) Resp: a m m 1 QC.14) Na figura uma prancha de massa m 1 =40 kg repousa sobre um piso sem atrito, o bloco de massa m =10 kg repousa sobre o topo da prancha. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a prancha é de 0,60, e o coeficiente de atrito cinético é de 0,40. O bloco é puxado por uma força horizontal F de intensidade 100N. (a) Mostre que o bloco deslizará sobre a prancha. Na notação de vetor unitário, quais são as acelerações resultantes (b) do bloco e (c) da prancha? Resp.: (b) a = - 6,1 i m/s,(c) a = - 0,98 i m/s QO.15) Um brinquedo de parque de diversão consiste em um carro se movendo em uma circunferência vertical na extremidade de uma haste rígida de massa desprezível. O peso conjunto do carro com os passageiros é de 5,0 kn e o raio da circunferência é de 10 m. No topo da circunferência, quais são (a) o módulo F H e (b) o sentido (para cima ou para baixo) da força exercida pela haste sobre o carro se a velocidade do carro é v=5,0 m/s. (c) Repetir os itens (a) e (b) se v = 1 m/s. Resp. (a) e (b): 3,7 kn, para cima; (c),3kn, para baixo. 5