FÍSICA - 1 o ANO MÓDULO 30 QUANTIDADE DE MOVIMENTO E IMPULSÃO REVISÃO

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1 FÍSICA - 1 o ANO MÓDULO 30 QUANTIDADE DE MOVIMENTO E IMPULSÃO REVISÃO

2 Como pode cair no enem? Quando uma fábrica lança um modelo novo de automóvel é necessário que muitos testes sejam feitos para garantir a segurança dos passageiros. Um teste que sempre vemos é o da colisão frontal do protótipo com uma duríssima parede. Num destes testes um carro de massa 1200 kg colide frontalmente com uma parede. A velocidade do automóvel anterior ao impacto era de 90 km/h, e, imediatamente após o impacto, o veículo retorna em sentido com velocidade de 18 km/h. Filmando-se o impacto e passando o filme em câmera lenta avalia-se com precisão que a colisão durou 0,15s, a força média exercida sobre o automóvel durante a colisão foi de: a) N d) 1, N b) 1, N e) 2,4 x 10 6 N c) 2, N

3 Fixação 1) Um corpo de massa 2,0 kg desloca-se numa trajetória retilínea e obedece a seguinte equação horária da posição: S = 1,0 + 5,0t 3,0t 2 (em unidades do SI). Determine: a) o módulo da quantidade de movimento no instante t 1 = 0,50 s; b) o módulo da quantidade de movimento no instante t 2 = 1,0 s; c) o módulo da variação da quantidade de movimento no intervalo de tempo entre t 1 e t 2.

4 Fixação 2) O diagrama abaixo representa o módulo da quantidade de movimento (Q) de uma partícula em função do módulo de sua velocidade (v). Determine: Q (kg. m/s) 10 a) sua energia cinética quando v = 5,0 m/s; b) sua massa. 0 5,0 v (m/s)

5 Fixação 3) Durante uma partida de tênis, um jogador golpeia a bola imprimindo-lhe uma velocidade v 2, de módulo 20 m/s. Sabendo-se que a massa da bola é 100 g e que ela havia chegado ao jogador com velocidade v 1, de módulo 15 m/s, de mesma direção mas sentido oposto a v 2, a 12 variação da quantidade de movimento da bola, devido ao golpe, é, em kg m/s, igual a: a) 0,50 d) 3,5 b) 1,5 e) 5,0 c) 2,0

6 Fixação 4) Sobre um carrinho de massa m = 2,0 kg e tamanho desprezível, inicialmente em repouso, atuou uma força F constante de intensidade 12 N, conforme a figura abaixo. Determine o módulo da velocidade adquirida após 5,0 s de movimento. F

7 Fixação 5) Uma força aplicada durante 1 segundo a um objeto de massa 10 kg varia de intensidade conforme o gráfico a seguir. Qual o impulso total da força após a interação? Força (newtons) ,5 1,0 Tempo (s)

8 Fixação 6) Considere uma partícula sob a ação de uma força de direção constante e sentido variável, conforme mostra o diagrama horário de seu valor algébrico. F (N) t (s) Determine: a) o instante em que a força F tem o seu sentido invertido; b) o módulo do impulso durante os 10 s de aplicação da força; c) o módulo da força média durante os 10 s.

9 Fixação 7) No instante em que o carrinho, com velocidade de 6,0 m/s, passa debaixo do tijolo suspenso, corta-se o fio de suspensão. O tijolo cai no encaixe do carrinho e os dois continuam juntos com velocidade de módulo v. Sabendo que o carrinho e o tijolo têm massas iguais, determine o valor de v. 6 m/s

10 1) Uma bola de tênis é lançada perpendicularmente contra uma parede e volta com velocidade de mesmo módulo, 12 m/s. Sabendo que a bola possui massa m = 0,20 kg, determine a variação da quantidade de movimento sofrida por ela.

11 2) O gráfico abaixo representa a energia cinética de uma partícula em função de sua velocidade escalar. E C (J) 25 E 1 0 3,0 5,0 v (m/s) Determine: a) a massa da partícula; b) o módulo da quantidade de movimento quando a energia cinética for 16 J; c) o valor de E 1.

12 3) Um corpo de tamanho desprezível e massa m = 2,0 kg realiza um MCU tendo energia cinética de 1,0 J. Determine: a) o módulo da quantidade de movimento; b) a variação da quantidade de movimento em uma volta completa.

13 4) Em uma carta de Benjamin Franklin, como objeção à teoria corpuscular da luz, ele declarava: Uma partícula de luz, caminhando com velocidade de m/s, deveria produzir o mesmo impacto (transferir mesma quantidade de movimento) que uma bala de canhão de massa 10 kg, animada de velocidade de 300 m/s, ao atingir a superfície da Terra. Nessas condições, a partícula de luz, a que se referia Franklin, deveria ter massa expressa em kg de ordem de grandeza igual a: a) 10-8 b) 10-6 c) 10-5 d) 10-7 e) 10-4

14 5) Considere o carrinho de massa m = 1,0 kg e tamanho desprezível, sob a ação da força F, horizontal da Fig. a. O módulo de F variou conforme o gráfico da Fig. b, mas sua direção e sentido permaneceram constantes. Admitindo que o carrinho tenha partido do repouso no instante t 0 = 0, determine: Fig. a F solo plano horizontal F (N) Fig. b t (s) a) o módulo do impulso da força F durante os 4,0 s de movimento; b) o módulo da velocidade do carrinho, no instante t 1 = 4,0 s.

15 6) Uma partícula possui movimento retilíneo e no instante t = 0 a sua velocidade é v 0 = +2,0 m/s. A partir desse instante, passou a atuar na partícula um conjunto de forças, cuja resultante é F, de direção constante e de sentido inicial oposto ao de v 0. O gráfico a seguir mostra a variação do valor algébrico da força resultante F com o tempo. F (N) t (s) -2 Sendo m = 0,50 kg a massa da partícula, determine: a) o valor algébrico do impulso de F nos primeiros 3,0 s; b) o valor algébrico do impulso total F de durante os 5,0 s de sua atuação; c) o módulo da velocidade v 1 no instante t 1 = 3,0 s; d) o módulo e o sentido da velocidade final v 2 no instante t 2 = 5,0 s.

16 P 8 c a b 7) Uma partícula é acelerada a partir do repouso por uma única força constante de módulo F = 10 N, adquirindo, após um intervalo de tempo t, uma quantidade de movimento de módulo Q = 20 kg.m/s, quando a força é então retirada. Determine: a) a duração do intervalo de tempo t; b) o trabalho da força F, sabendo que a massa da partícula é de 2,0 kg.

17 8) Uma partícula descreve uma trajetória retilínea sob ação da força F de direção e sentido constantes. Sua intensidade é variável como mostra o seu diagrama horário abaixo. F (N) t (s) Determine: a) o módulo do impulso durante os 20 s de aplicação de F; b) o módulo da força média durante os 20 s acima.

18 9) (PUC) Um carregador joga uma mala de massa 20 kg com velocidade horizontal 5,0 m/s sobre um carrinho parado de massa 80 kg. O carrinho pode deslizar sem atrito sobre o plano horizontal. Supondo que a mala escorrega sobre o carrinho e para (em relação ao carrinho), determine: a) o módulo da velocidade adquirida pelo conjunto mala-carrinho; b) a energia cinética adquirida pelo conjunto mala-carrinho.

19 10) Dois carrinhos inicialmente em repouso, de massas M e 2M, são impulsionados em sentidos opostos devido à detonação de um explosivo: M 2M M POU! 2M d 1 d 2 Desprezando as forças de atrito, a relação entre as distâncias percorridas pelos carrinhos num intervalo de tempo t é: a) d 1 =d 2 b) d 2 = 2d 1 c) d 1 = 2d 2 d) d 1 = 3d 2 e) d 2 = 3d 1

20 11) A figura a seguir mostra um sistema constituído por uma mola de massa desprezível ligando dois blocos de massas m 1 = 2,0 kg e m 2 = 4,0 kg. Inicialmente, a mola está comprimida e os blocos têm velocidade nula. Despreze o atrito entre os blocos e a superfície horizontal. 2,0 kg 1 2 4,0 kg É correto afirmar que, após o sistema ter sido liberado e entrar em movimento: (01) os módulos das velocidades dos dois blocos são iguais; (02) as velocidades dos blocos têm sentidos opostos; (04) o centro de massa do sistema permanece em repouso; (08) a força exercida pela mola sobre o bloco 2 tem o mesmo módulo que a força que este bloco exerce sobre a mola; (16) a energia mecânica total do sistema varia. Qual a soma dos números das afirmativas verdadeiras?

21 12) Uma granada é lançada e explode no ar, dividindo-se em duas partes iguais, no momento em que sua velocidade era de 15 m/s e horizontal. Imediatamente após a explosão, um dos pedaços estava com velocidade de 30 m/s, vertical, para baixo, enquanto o outro, com velocidade 30 m/s para cima, formando um ângulo de 45 com a velocidade da granada no momento da explosão. Verifique se a quantidade de movimento é conservada durante a explosão.

22 13) Num ringue de patinação no gelo, horizontal e sem atrito, estão dois patinadores, A e B, de mesma massa, 40 kg, imóveis. Cada um deles segura uma bola de 0,4 kg de massa. Passados alguns instantes, eles arremessaram a bola com velocidade de 10,0 m/s, sendo o arremesso de A paralelo ao ringue, e o de B, perpendicularmente a este. Imediatamente após o arremesso, os módulos das velocidades do patinador A e do patinador B são, respectivamente, iguais a (em m/s): a) zero a zero d) 0,1 e 0,1 b) zero e 0,1 e) 0,4 e 0,4 c) 0,1 e zero

23 14) Um trenó, com massa total de 250 kg, desliza no gelo à velocidade de 10 m/s. Se o seu condutor atirar para trás 50 kg de carga à velocidade de 10 m/s, a nova velocidade do trenó será de: a) 20 m/s d) 2 m/s b) 10 m/s e) 15 m/s c) 5 m/s

24 15) (CESGRANRIO) Na figura a seguir, representamos os corpos I e II imediatamente antes e depois da colisão frontal e unidimensional, sendo suas massas m 1 e m 2 (m 1 > m 2 ) e velocidades v 1 e v 2 ( v 1 > v 2 ). Desprezando-se todos os atritos, o vetor variação da quantidade de movimento do sistema é: a) d) b) e) nulo c) I I v m 1 1 v II II 2 m m 1 2 m 2 Antes v Depois

25 16) (CESGRANRIO) Um carrinho de massa M = 3,0 kg move-se em linha reta sobre um piso horizontal sem atrito. A velocidade do carrinho é de 6,0 m/s. Sobre o carrinho, encontra-se fixada uma mola que é comprimida por um objeto de massa m =0,50 kg. Inicialmente, tal objeto se desloca solidário ao carrinho, atado a este por um fio. Em um dado instante, o fio é rompido e a mola empurra o objeto para trás, projetando-o, horizontalmente, para fora do carrinho com uma velocidade de 6,0 m/s em relação ao piso. Uma vez livre do objeto de massa m, qual a velocidade do carrinho? a) 6,0 m/s d) 12 m/s b) 8,0 m/s e) 14 m/s c) 10 m/s