Fisica 1 exercicios gabarito 24
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Fisica 1 exercicios gabarito 24 Document Transcript

  • 1. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA I - Módulo 24 (Exercício 24) Questão 05 O conjunto ilustrado ao lado é constituído de fio e polias ideais e se encontra em equilíbrio, quando o Exercício 24 dinamômetro D, de massa desprezível, indica 60 N. Questão 01 Para frear e parar completamente um corpo demassa M1, que se move livremente com uma certavelocidade, é necessário aplicar uma força de móduloigual a 10N durante 20s. Para fazer a mesma coisa comum objeto de massa M2, que tem a mesma velocidade docorpo de massa M1, são necessários 20N, em módulo,aplicados durante 20s. Calcule a razão M1/M2 entre as massas dos corpos. Questão 02 Em recente partida internacional de tênis, um dosjogadores lançou a bola com sua raquete, logo a seguir Em um dado instante, o fio é cortado e o corpo C caiinformou-se pelo alto-falante que o módulo da 2 livremente. Adotando-se g = 10 m/s , a quantidade develocidade da bola atingira aproximadamente 179km/h.Admita que, no momento do contato da raquete com a movimento do corpo, no instante t = 1,0 s, medido abola, a velocidade inicial da bola seja desprezível. partir do início da queda, tem módulo Considere a massa da bola aproximadamente igual a a) 30 kg.m/s20g. b) 60 kg.m/s Determine, no SI, o valor médio do módulo do c) 90 kg.m/simpulso aplicado à bola. d) 120 kg.m/s e) 150 kg.m/s Questão 03 Questão 06 Na rampa de saída do supermercado, uma pessoaabandona, no instante t = 0, um carrinho de compras de Um brinquedo muito simples de construir, e que vaimassa 5 kg que adquire uma aceleração constante. ao encontro dos ideais de redução, reutilização eConsidere cada um dos três primeiros intervalos de reciclagem de lixo, é retratado na figura.tempo do movimento iguais a 1 s. No primeiro e nosegundo intervalos de tempo, o carrinho percorre,respectivamente, as distâncias de 0,5 m e 1,5 m.Calcule: A brincadeira, em dupla, consiste em mandar o bólidoa) o momento linear que o carrinho adquire no instante de 100 g, feito de garrafas plásticas, um para o outro.t = 3 s; Quem recebe o bólido, mantém suas mãos juntas,b) a distância percorrida pelo carrinho no terceiro tornando os fios paralelos, enquanto que, aquele que ointervalo de tempo. manda, abre com vigor os braços, imprimindo uma força variável, conforme o gráfico. Questão 04 Um artigo recente da revista "Nature" revela que acigarrinha espumosa (Philaenus spumarius) é o insetocapaz de saltar mais alto. Ela salta com uma velocidadeinicial de 4,0 m/s.Suponha que entre o instante em que ela começa aarmar o salto e o instante em que suas patas perdem ocontato com o solo, com velocidade de 4,0 m/s, decorraΔ t = 1,0 x 10-3s. Considere que: fm / P - a resistência ao movimento causada pelo ar e o atrito Considerando g = 10 m/s2, calcule a razãoentre o módulo da força resultante média fm sobre a entre as garrafas com os fios sejam desprezíveis; - o tempo que o bólido necessita para deslocar-se de umcigarrinha durante o intervalo Δ t e o módulo de seu extremo ao outro do brinquedo seja igual ou superior apróprio peso P. 0,60 s.Aprovação em tudo que você faz. 1 www.colegiocursointellectus.com.br
  • 2. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA I - Módulo 24 (Exercício 24) Dessa forma, iniciando a brincadeira com o bólido em Questão 09um dos extremos do brinquedo, com velocidade nula, avelocidade de chegada do bólido ao outro extremo, emm/s, é de Num espetáculo de circo, um homem deita-se noa) 16. chão do picadeiro e sobre seu peito é colocada umab) 20. tábua, de 30 cm x 30 cm, na qual foram cravados 400c) 24. pregos, de mesmo tamanho, que atravessam a tábua.d) 28. No clímax do espetáculo, um saco com 20 kg de areia ée) 32. solto, a partir do repouso, de 5 m de altura em relação à tábua, e cai sobre ela. Suponha que as pontas de todos os pregos estejam igualmente em contato com o peito Questão 07 do homem. Determine: Em uma aula de física, os alunos relacionam os a) A velocidade do saco de areia ao tocar a tábua devalores da energia cinética de um corpo aos de sua pregos.velocidade. b) A força média total aplicada no peito do homem se o O gráfico a seguir indica os resultados encontrados. saco de areia parar 0,05 s após seu contato com a tábua. c) A pressão, em N/cm2, exercida no peito do homem por cada prego, cuja ponta tem 4 mm2 de área. NOTE E ADOTE Aceleração da gravidade no local: g = 10 m/s2 Despreze o peso da tábua com os pregos. Não tente reproduzir esse número de circo! COM BASE NO TEXTO A SEGUIR, RESPONDA À QUESTÃO 10. NA HORA DO ACIDENTE, BRASILEIRO REDUZIA Eram os instantes finais do segundo bloco do treino classificatório para o GP da Hungria. Felipe Massa tinha o terceiro melhor tempo, mas decidiu abrir uma volta rápida, tentando melhorar, buscando o acerto ideal para o Q3, a parte decisiva da sessão, a luta pela pole position. Percorria a pequena reta entre as curvas 3 e 4 Determine, em kg.m/s, a quantidade de movimento da pista de Hungaroring e começava a reduzir de quasedesse corpo quando atinge a velocidade de 5 m/s. 360 km/h para 270 km/h quando apagou. Com os pés cravados tanto no freio como no acelerador, não virou o volante para a esquerda, passou por uma faixa de Questão 08 grama, retornou para a pista e percorreu a área de escape até bater de frente na barreira de pneus. Atônito, Duas bolas de mesma massa, uma feita de borracha o autódromo assistiu às cenas sem entender a falta dee a outra feita de massa de modelar, são largadas de reação do piloto. O mistério só foi desfeito pelas imagensuma mesma altura. A bola de borracha bate no solo e da câmera on board: uma peça atingiu o flanco esquerdoretorna a uma fração da sua altura inicial, enquanto a do capacete, fazendo com que o ferrarista perdesse osbola feita de massa de modelar bate e fica grudada no reflexos.solo. A mola mede cerca de 10 cm x 5 cm e pesa Assinale a opção que descreve as relações entre as aproximadamente 1 kg, segundo o piloto da Brawn, que,intensidades dos impulsos Ib e Im exercidos, antes de saber que ela havia causado o acidente, disserespectivamente, pelas bolas de borracha e de massa de que seu carro ficou "inguiável" quando a suspensãomodelar sobre o solo, e entre as respectivas variações quebrou. Quando a mola atingiu o capacete, considerando a b ΔE mc velocidade do carro e da própria mola, Felipe Massade energias cinéticas ΔE c e das bolas de sentiu como se tivesse caído em sua cabeça um objetoborracha e de massa de modelar devido às colisões. de aproximadamente 150 Kg. b ΔE mca) Ib < Im e ΔE c > Para a questão seguinte, considere as aproximações. m A variação da velocidade no carro de Felipe Massa e < ΔE c bb) Ib < Im e ΔE c da mola sempre se deu em um movimento retilíneo m uniformemente variado. Considere a mola com umac) Ib > Im e ΔE c > ΔE c b massa de 1 kg e que, no momento da colisão, o carro de m Felipe Massa tinha uma velocidade de 270 km/h e a molad) Ib > Im e ΔE c < ΔE c com 198 km/h, em sentido contrário. b Considere ainda que a colisão teve uma duração de 1 m x 10-1s e que levou a mola ao repouso, em relação aoe) Ib = Im e ΔE c < ΔE c b carro de Felipe Massa. Adaptado de Folha de São Paulo, 26/07/2009.Aprovação em tudo que você faz. 2 www.colegiocursointellectus.com.br
  • 3. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA I - Módulo 24 (Exercício 24) Questão 10 0, 6( ) 8 I= = 2,4 N .s 2 Considerando os dados do texto, marque a opção que Pelo Teorema do Impulso: o impulso da forçaindica a força exercida pela mola contra o capacete de resultante é igual à variação da quantidade deFelipe Massa. movimento ( ΔT )a) F = 2,0 x 102 Nb) F = 4,7 x 103N I = ΔQ = mΔv ⇒ 2,4 = 0,1(v − 0 )⇒ v = 24m / sc) F = 7,2 x 102 Nd) F = 1,3 x 103 N Questão 07 GABARITO No gráfico, vemos que para v = 1 m/s, a Ec = 1 J. Substituindo esses valores na expressão da energia cinética, vem: Questão 01 mv 2 2E 2( ) 1 Ec = ⇒ m = 2c ⇒ m = ⇒ m = 2kgM1/M2 = 1/2 2 v 1 Para v = 5 m/s, a quantidade de movimento desse corpo é: Questão 02 Q = m v ⇒ Q = 2 (5) ⇒ Q = 10 kg.m/sI = 0,99 ≈ 1N.s Questão 08 Questão 03 Letra D As duas bolas têm mesma massa (m). Desprezando aa) 15 kgm/s. resistência do ar, se elas são largadas da mesma altura,b) 2,5 m chegarão ao solo com mesma velocidade (v0). Orientando a trajetória para cima, como mostrado a Questão 04 seguir, e aplicando o teorema do impulso nos dois casos:400 Questão 05 Letra D O Dinamômetro indica a intensidade da força detração no fio ao qual está ligado: T = 60 N. Como o corpo C está em equilíbrio: 2T = P ⇒ 2(60)= m(10) ⇒ m = 12 kg. A velocidade do corpo depois de 1 s de queda é:v =g t = 10(1) = 10 m/s. A quantidade de movimento é dada por: Q = m v = Ib = m |v - (-v0)| ⇒ Ib = m |v+v0|;12(10) ⇒ Q = 120 kg.m/s Im = m |0-(-v0)| ⇒ Im = m |v0|. Portanto: Ib > Im. Quanto à variação da energia cinética, faltou no enunciado a palavra módulo, pois nos dois casos a variação da energia cinética é negativa o que nos levaria à opção C como resposta certa (seria mais conveniente pedir a energia cinética dissipada). Sejamos sensatos e consideremos os módulos. b mv 2 mv02 ΔEc = − ; 2 2 2 m mv0 2 Questão 06 ΔEc = 0 − = mv0 . 2 Letra C b m Por tan to : ΔEc < ΔEc . No gráfico da força pelo tempo apresentado noenunciado, o impulso é numericamente igual a área dográfico.Aprovação em tudo que você faz. 3 www.colegiocursointellectus.com.br
  • 4. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA I - Módulo 24 (Exercício 24) momento do acidente. O carro de Felipe Massa alcançou Questão 09 a mola. A resolução a seguir respeita o enunciado.a) Dados: h = 5 m; v0 = 0; g = 10 m/s2.Pela conservação da energia mecânica: mv 2 final inicialEMec = EMec ⇒ = mgh ⇒ v = 2 gh = 2( )(5) ⇒ v = 10 m / s 10 2b) Dados: m = 20 kg; g = 10 m/s2. Aplicando o teorema do impulso: m Δv I F = ΔQ ⇒ Fm ΔT = m ΔV ⇒ Fm = r ⇒ Fm Δt =130x10 ⇒ F=1,3x103N. Aplicando o teorema do impulso para a força média: ⎛ V ⎞ m ΔV 1x −75 − 55 ⎜ ⎟ I F = ΔQ ⇒ Fm Δt = m ΔV ⇒ Fm = ⇒ Fm = ⎜ m⎟ ⎜ ⎟ F Δt 10 −1 Pelo princípio da ação-reação, a força média ⎝ ⎠ 3 =130 x 10 ⇒ Fm = 1,3 x 10 N.que a tábua aplica no saco tem a mesma intensidade daforça que o saco aplica na tábua. Pelo princípio da inércia, como da tábua não sofreaceleração, a intensidade (Fm) da força que o saco aplicana tábua tem a mesma intensidade da força que o peitodo homem aplica na tábua. E, novamente, pelo princípioda ação-reação, a força que o peito do homem aplica natábua (através dos pregos) tem a mesma intensidade daforça média que a tábua aplica no peito do homem. De acordo com o teorema do impulso: o impulso ⎛ v ⎞ ⎜Iv ⎟ ⎜ R⎟da força resultante ⎝ ⎠ é igual à variação da ⎛ ⎞ V ⎜ΔQ⎟ ⎜ ⎟quantidade de movimento ⎝ ⎠ v v v I R = Δ Q ⇒ (Fm − P )Δt = m Δ V ⇒ v v m ΔV 20( ) 10Fm + mg ⇒ Fm = + 200 ⇒ Fm = 4200 N Δt 0,05c) Dados: A = 4 mm2 = 0,04 cm2; N = 400 pregos. A intensidade da força média aplicada por cadaprego no peito do homem é: Fm 4200F1 = ⇒ F1 = 10,5 N N 400 Calculando a pressão exercida por cada prego: F1 10,5p= = ⇒ p = 262,5 N / cm 2 A 0,04 Questão 10 Letra D Cabe destacar que a velocidade do carro de FelipeMassa e da mola não tinham sentidos opostos nomomento da colisão, mas, sim, o mesmo sentido, umavez que a mola soltou-se do carro de Rubens Barrichelloe os dois carros deslocavam-se no mesmo sentido noAprovação em tudo que você faz. 4 www.colegiocursointellectus.com.br
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