Atividades de Impulso e Quantidade de Movimento

Transcrição

1 DISCIPLINA: Física DATA: 13/09/2017 Atividades de Impulso e Quantidade de Movimento 01-Diversos jogos e esportes envolvem a colocação de objetos em movimento, os quais podem ser impulsionados por contato direto do atleta ou utilizandose um equipamento adequado. O conceito físico de impulso tem grande importância na análise dos movimentos e choques envolvidos nesses jogos e esportes. Para exemplificá-lo, três bolas de mesma massa são abandonadas de uma mesma altura e colidem com a superfície horizontal de uma mesa de madeira. A bola 1 é feita de borracha; a 2 de madeira e a 3 de massa de modelar. A intensidade da força constante que produz o mesmo impulso que a força representada no gráfico durante o intervalo de tempo de 0 a 25 s é, em newtons, igual a (A) 1,2 (B) 12 (C) 15 (D) 20 (E) Uma ema pesa aproximadamente 360 N e consegue desenvolver uma velocidade de 60 km/h, o que lhe confere uma quantidade de movimento linear, em kg.m/s, de Comparando os impulsos I 1, I 2 e I 3 que cada uma das bolas exerce, respectivamente, sobre a mesa, é correto afirmar que: (A) I 1 = I 2 = I 3 (B) I 1 > I 2 > I 3 (C) I 1 < I 2 < I 3 (D) I 1 < I 2 e I 2 > I 3 (E) I 1 > I 2 e I 2 < I O gráfico representa a força resultante sobre um carrinho de supermercado de massa total 40 kg, inicialmente em repouso. Dado: aceleração da gravidade = 10 m/s 2 (A) 36 (B) 360 (C) 600 (D) 2160 (E) Um estudante, ao observar o movimento de uma partícula, inicialmente em repouso, constatou que a força resultante que atuou sobre a partícula era não-nula e manteve módulo, direção e sentido inalterados durante todo o intervalo de tempo da observação. Desse modo, ele pôde classificar as variações temporais da quantidade de movimento e da energia cinética dessa partícula, ao longo do tempo de observação, respectivamente, como: (A) linear linear (B) constante linear (C) linear quadrática (D) constante quadrática Página 1

2 05 - Durante sua apresentação numa pista de gelo, um patinador de 60 kg, devido à ação exclusiva da gravidade, desliza por uma superfície plana, ligeiramente inclinada em relação à horizontal, conforme ilustra a figura a seguir. O atrito é praticamente desprezível. Quando esse patinador se encontra no topo da pista, sua velocidade é zero e ao atingir o ponto mais baixo da trajetória, sua quantidade de movimento tem módulo (A) 1, kg. m/s (B) 1, kg. m/s (C) 2, kg. m/s (D) 3, kg. m/s (E) 4, kg. m/s Dados: g = 10 m/s Um observador, situado em um sistema de referência inercial, constata que um corpo de massa igual a 2 kg, que se move com velocidade constante de 15 m/s no sentido positivo do eixo x, recebe um impulso de 40 N.s em sentido oposto ao de sua velocidade. Para esse observador, com que velocidade, especificada em módulo e sentido, o corpo se move imediatamente após o impulso? (A) 35m/s (B) 35 m/s (C) - 10 m/s (D) - 5 m/s (E) 5 m/s 07 - Uma menina deixa cair uma bolinha de massa de modelar que se choca verticalmente com o chão e pára; a bolinha tem massa 10 g e atinge o chão com velocidade de 3,0 m/s. Pode-se afirmar que o impulso exercido pelo chão sobre essa bolinha é vertical, tem sentido para (A) cima e módulo 3, N. s. (B) baixo e módulo 3, N. s. (C) cima e módulo 6, N. s. (D) baixo e módulo 6, N. s. (E) cima e módulo igual a zero Para construir barracos em uma região onde predominam matacões (pedras gigantes), os invasores do Jardim Paraná, loteamento clandestino na serra da Cantareira, pagam a pedreiros para explodirem as pedras com dinamite. Algumas dessas pedras ficam instáveis. Suponha que uma pedra de 10 toneladas, inicialmente em repouso, deslize, sem rolar, de uma altura de 72 metros e que, nesse processo, aproximadamente 90% da variação de sua energia potencial gravitacional seja dissipada por atrito. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s 2, a quantidade de movimento final da pedra em kg m/s é, aproximadamente, igual a: (A) 1,4 x 10 2 (B) 1,2 x 10 5 (C) 7,2 x 10 5 (D) 3,6 x 10 6 (E) 6,5 x O jogo de squash resume-se basicamente em arremessar com uma raquete a bola contra uma parede e rebatê-la novamente após cada colisão. Se após o saque a bola chocar-se perpendicularmente contra a parede e voltar na mesma direção, o impulso da força exercida pela parede sobre a bola será (A) igual a zero, pois a energia cinética da bola se conserva quando o choque é perfeitamente elástico. (B) diretamente proporcional à soma dos módulos das velocidades antes e após a colisão com a parede. (C) igual ao produto da massa pela velocidade de retorno da bola. (D) igual à soma vetorial das quantidades de movimento antes e depois do choque com a parede. (E) igual ao impulso da raquete na bola Em plena feira, enfurecida com a cantada que havia recebido, a mocinha, armada com um tomate de 120 g, lança-o em direção ao atrevido feirante, atingindo-lhe a cabeça com velocidade de 6 m/s. Se o choque do tomate foi perfeitamente inelástico e a interação trocada pelo tomate e a cabeça do rapaz demorou 0,01 s, a intensidade da força média associada à interação foi de (A) 20 N (B) 36 N (C) 48 N (D) 72 N (E) 94 N 11 - Em um esforço rápido e súbito, como um saque no tênis, uma pessoa normal pode ter o pulso elevado de 70 a 100 batimentos por minuto; para um atleta, pode se elevar de 60 a 120 bpm, como mostra o gráfico a seguir. O contato de uma bola de tênis de 100 g com a raquete no momento do saque dura cerca de 10-2 s. Depois disso, a bola, inicialmente com velocidade nula, adquire velocidade de 30 m/s. O módulo da força média exercida pela raquete sobre a bola durante o contato é, em newtons, igual a Página 2

3 (A) 100 (B) 180 (C) 250 (D) 300 (E) Uma turbina gira por efeito da colisão da água canalizada com suas pás. Se, no intervalo de tempo t, uma quantidade de água de massa m colide com uma pá de área A, tendo sua velocidade de módulo v reduzida à metade, a força exercida sobre a pá tem módulo: (A) mvdt (B) mvdt / 2 (C) mv/dt (D) mv/(2dt) (E) 2 mv/dt 15 - Em uma partida de tênis o jogador recebe a bola com componente horizontal de velocidade V 1 e a rebate com componente horizontal de velocidade 3V 1, em sentido contrário. Considere g=10m/s 2. Supondo que a força aplicada na colisão da bola com a raquete seja 60 vezes o peso da bola e atue durante 0,2s, a velocidade inicial da bola, em módulo, é de: (A) 60 m/s (B) 8 m/s (C) 30 m/s (D) 100 m/s (E) 36 m/s 16 - Alguns automóveis dispõe de um eficiente sistema de proteção para o motorista, que consiste de uma bolsa inflável de ar. Essa bolsa é automaticamente inflada quando automóvel sofre uma desaceleração súbita, de modo que a cabeça e o tórax do motorista, em vez de colidirem com o volante, colidem com a bolsa. A figura abaixo mostra dois gráficos da variação temporal da força que age sobre a cabeça de um boneco que foi colocado no lugar do motorista. Os dois gráficos foram registrados e duas colisões de testes de segurança. A única diferença entre essas colisões é que, na colisão I, se usou a bolsa e, na colisão II, ela não foi usada Ao desferir a primeira machadada, a personagem da tirinha movimenta vigorosamente seu machado, que atinge a árvore com energia cinética de 4π 2 J Como a lâmina de aço tem massa 2 kg, desconsiderando-se a inércia do cabo, o impulso transferido para a árvore na primeira machadada, em N.s, foi de (A) P (B) 3,6 (C) 4P (D) 12,4 (E) 6P 14 - Uma bola de futebol de massa igual a 300 g atinge uma trave da baliza com velocidade de 5,0 m/s e volta na mesma direção com velocidade idêntica. O módulo do impulso aplicado pela trave sobre a bola, em N s corresponde a: (A) 1,5 (B) 2,5 (C) 3,0 (D) 5,0 (E) 6,5 Da análise desses gráficos, concluiu-se que a explicação para o sucesso da bolsa como equipamento de proteção é: (A) A bolsa diminui o intervalo de tempo da desaceleração da cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a força média que atua sobre a cabeça. (B) A bolsa aumenta o intervalo de tempo da desaceleração da cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a força máxima que atua sobre a cabeça. (C) A bolsa diminui o impulso total transferido para a cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a força máxima que atua sobre a cabeça. (D) A bolsa diminui a variação total de momento linear para a cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a força média que atua sobre a cabeça Um jogador de hockey no gelo consegue imprimir uma velocidade de 162 km/h ao puck disco), cuja massa é de 170 g. Considerando-se que o tempo de contato entre o puck e o stick (o taco) é da ordem de um centésimo de segundo, a força impulsiva média, em newton, é de: (A) 7,65 (B) 7,65 x 10 2 (C) 2,75 x 10 3 (D) 7,65 x 10 3 (E) 2,75 x 10 4 Página 3

4 18 - No dia 25 de julho o brasileiro Felipe Massa, piloto da equipe Ferrari, sofreu um grave acidente na segunda parte do treino oficial para o Grande Prêmio da Hungria de Fórmula 1. O piloto sofreu um corte de oito centímetros na altura do supercílio esquerdo após o choque de uma mola que se soltou do carro de Rubens Barrichello contra seu capacete. O carro de Felipe Massa estava a 280,8 km/h, a massa da mola era 0,8 kg e o tempo estimado do impacto foi 0,026s Considere uma bola de 0,75Kg, que se choca perpendicularmente com uma parede Supondo que o choque tenha ocorrido na horizontal, que a velocidade inicial da mola tenha sido 93,6 km/h (na mesma direção e sentido da velocidade do carro) e a velocidade final 0,0 km/h, a força média exercida sobre o capacete foi: (A) 800 N (B) 1600 N (C) 2400 N (D) 260 N (E) 280 N 19 - O conjunto ilustrado ao lado é constituído de fio e polias ideais e se encontra em equilíbrio, quando o dinamômetro D, de massa desprezível, indica 60 N. a uma velocidade de 10m/s, e que, após o choque, retorna na mesma direção e mesma velocidade em módulo, ou seja, ocorrendo um choque perfeitamente elástico. Calcule a intensidade da força atuante na bola, provocada pela parede, supondo que a interação do choque tenha durado um tempo de 0,04 seg. (A) 250 N (B) 375 N (C) 300 N (D) 425 N (E) 500 N Em um dado instante, o fio é cortado e o corpo C cai livremente. Adotando-se g = 10 m/s 2, a quantidade de movimento do corpo, no instante t = 1,0 s, medido a partir do início da queda, tem módulo (A) 30 kg.m/s (B) 60 kg.m/s (C) 90 kg.m/s (D) 120 kg.m/s (E) 150 kg.m/s Página 4

5 Gabarito Fisica (13-09) Física B E C C C D A B B D D D B C C B B B D C Página 5