Exercício de Física para o 3º Bimestre - 2015 Série/Turma: 1º ano Professor (a): Marcos Leal NOME: QUESTÃO 01 O chamado "pára-choque alicate" foi projetado e desenvolvido na Unicamp com o objetivo de minimizar alguns problemas com acidentes. No caso de uma colisão de um carro contra a traseira de um caminhão, a malha de aço de um pára-choque alicate instalado no caminhão prende o carro e o ergue do chão pela plataforma, evitando, assim, o chamado "efeito guilhotina". Imagine a seguinte situação: um caminhão de 6000kg está a 54 km/h e o automóvel que o segue, de massa igual a 2000kg, está a 72 km/h. O automóvel colide contra a malha, subindo na rampa. Após o impacto, os veículos permanecem engatados um ao outro. a) Qual a velocidade dos veículos imediatamente após o impacto? b) Qual a fração da energia cinética inicial do automóvel que foi transformada em energia gravitacional, sabendo-se que o centro de massa do mesmo subiu 50 cm? QUESTÃO 02 Novos sistemas de propulsão de foguetes e de sondas espaciais estão sempre sendo estudados pela Nasa. Um dos projetos utiliza o princípio de atirar e receber bolas de metal para ganhar impulso. O sistema funcionaria da seguinte forma: em uma estação espacial, um disco girando, atiraria bolas metálicas a uma velocidade de 7.200 km/h. Uma sonda espacial as receberia e as mandaria de volta ao disco da estação. Segundo pesquisadores esse sistema de receber e atirar bolas de metal poderia ser usado para dar o impulso inicial a naves ou sondas espaciais que já estivessem em órbita. (Folha de São Paulo,13/12/1988:com adaptações) Considere uma sonda espacial com massa de 1 tonelada, em repouso em relação a uma estação espacial, conforme a figura acima. Suponha que a sonda receba, pela entrada E, uma bola de 10kg, atirada a 2.000m/s pelo disco da estação e a devolva, pela saída S, com um quinto do módulo da velocidade inicial. Calcule, em m/s, o módulo da velocidade da sonda em relação à estação no instante em que a bola é devolvida. Despreze a parte fracionária do resultado, caso exista.
QUESTÃO 03 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 a) 100 b) 180 c) 250 d) 300 e) 330 QUESTÃO 04 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. 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)260n e) 280 N QUESTÃO 05 Um ônibus que trafegava inicialmente a 54 km/h foi freado bruscamente, como forma de impedir um impacto iminente com o veículo à sua frente. Um passageiro de massa igual a 60 kg, surpreendido pela manobra violenta, foi arremessado, chocando-se contra o encosto do banco situado à sua frente.
O tempo de impacto entre a pessoa e o assento foi de 0,3 s e, ao término do impacto, o passageiro encontrava-se em repouso. Nesse sentido, julgue os itens. I. A força média exercida pelo passageiro sobre o encosto do banco do ônibus, durante o impacto, foi de 3000 N. II. A variação da energia cinética do passageiro, em decorrência do impacto, foi igual a -6750 J. III. A potência dissipada na colisão do passageiro com o encosto do banco do ônibus foi igual a 162 kw. IV. A variação na quantidade de movimento do passageiro, devido à colisão, foi de 3240 kg.m/s. QUESTÃO 06 Dois patinadores, um de massa 100kg e outro de massa 80kg, estão de mãos dadas em repouso sobre uma pista de gelo, onde o atrito é desprezível. Eles empurram-se mutuamente e deslizam na mesma direção, porém em sentidos opostos. O patinador de 100kg adquire uma velocidade de 4m/s. A velocidade relativa de um dos patinadores em relação ao outro é, em módulo, igual a: a) 5 m/s b) 4 m/s c) 1 m/s d) 9 m/s e) 20 m/s QUESTÃO 07 A importância e a obrigatoriedade do uso do cinto de segurança nos bancos dianteiros e traseiros dos veículos têm sido bastante divulgadas pelos meios de comunicação. Há grande negligência especialmente quanto ao uso dos cintos traseiros. No entanto, existem registros de acidentes em que os sobreviventes foram apenas os passageiros da frente, que estavam utilizando o cinto de segurança. Considere um carro com velocidade v = 72km/h que, ao colidir com um obstáculo, é freado com desaceleração constante até parar completamente após t = 0,1s. Calcule o módulo da força que o cinto de segurança exerce sobre um passageiro com massa m = 70kg durante a colisão para mantê-lo preso no banco até a parada completa do veículo.
QUESTÃO 08 Na figura, temos uma massa M = 132 gramas, inicialmente em repouso, presa a uma mola de constante elástica k = 1,6. 10 4 N/m, podendo deslocar-se sem atrito sobre a mesa em que se encontra. Atira-se uma bala de massa m = 12 gramas, que encontra o bloco horizontalmente, com velocidade v o = 200 m/s, incrustando-se nele. Qual a máxima deformação que a mola experimenta? QUESTÃO 09 Uma partícula 1 com massa M, inicialmente em repouso, que está a uma altura de h = 1, 25 m, desliza sem atrito por uma calha, como esquematizado na Figura 1. Essa partícula colide elasticamente com a partícula 2 com massa m, inicialmente em repouso. Após a colisão, a velocidade horizontal final da partícula 1 é V 1f = 4,5 m/s. Utilizando a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2, calcule a) a velocidade horizontal da partícula 1 antes da colisão. b) a velocidade horizontal da partícula 2 após a colisão e a altura máxima que ela atinge. QUESTÃO 10 Em uma bancada horizontal da linha de produção de uma indústria, um amortecedor fixo na bancada tem a função de reduzir a zero a velocidade de uma caixa, para que um trabalhador possa pegá-la. Esse amortecedor contém uma mola horizontal de constante elástica K = 180 N/m e um pino acoplado a ela tendo esse conjunto massa desprezível. A caixa tem massa m = 3 kg e escorrega em linha reta sobre a bancada, quando toca o pino do amortecedor com velocidade V o.
Sabendo que o coeficiente de atrito entre as superfícies da caixa e da bancada é 0,4, que a compressão máxima sofrida pela mola quando a caixa para é de 20 cm e adotando g = 10 m/s 2, calcule: a) o trabalho, em joules, realizado pela força de atrito que atua sobre a caixa desde o instante em que ela toca o amortecedor até o instante em que ela para. b) o módulo da velocidade V o da caixa, em m/s, no instante em que ela toca o amortecedor.