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WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 1 FÍSICA Tópicos 1- Introdução ao estudo de Cinemática - I 2-Velocidade escalar média e velocidade escalar instantânea 3- Movimento Progressivo, Movimento Retrógrado e Movimento Uniforme 4- Movimento Uniforme (M.U) 5- Aceleração escalar média, Aceleração escalar Instantânea, Movimento Acelerado e Movimento Retardado 6- Movimento Uniformemente Variado (MUV) - I 7- Movimento Uniformemente Variado (MUV) - II 8- Movimento Uniformemente Variado (MUV) - III 9- Movimento Vertical no Vácuo (Movimento Unidimensional) http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 2 10- Propriedades Gráficas do MU e do MUV 11- Vetores - I 12- Vetores - II 13- Cinemática vetorial – I 14- Cinemática vetorial -II 15- Cinemática Vetorial - III: Composição dos Movimentos 16- Lançamento Horizontal 17- Lançamento Oblíquo - Balística 18- Movimentos Circulares - I 19- Movimento Circular - II 20- Simulado I: Mecânica 21- A 1ª Lei de Newton 22- A 2ª Lei de Newton e Peso de um Corpo 23- A 3ª Lei de Newton 24- Aplicações das Leis de Newton - I 25- Aplicações das Leis de Newton - II 26- Atrito Dinâmico http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 3 27- Atrito Estático 28- As forças em trajetórias curvilíneas 29- As forças em trajetórias curvilíneas - "Aplicações" 30- Trabalho de uma Força Constante e Trabalho do Peso 31- Trabalho de uma Força Qualquer e Trabalho da Força Elástica 32- Energia Cinética e Teorema da Energia Cinética 33- Energia potencial Gravitacional, Elástica e Energia Mecânica 34- Impulso e Quantidade de Movimento 35- Teorema do Impulso 36- Conservação da quantidade de movimento 37- Gravitação – Leis de Keppler 38- Gravitação - Lei de Newton da Gravitação Universal 39- Estática – Do Ponto Material 40- Estática - Do Corpo Extenso 41- Hidrostática 42- Exercícios de Revisão de Mecânica (50 questões básicas) http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 4 43- Simulado – Questões Objetivos (Testes) – Mecânica -I 44- Simulado – Questões Discursivas Mecânica -II http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 5 1- Introdução ao estudo de Cinemática - I 1. (SV/2016) Ao ler esta questão você está sentado numa cadeira. Você está em repouso ou em movimento? Explique. Os conceitos de repouso e de movimento dependem do referencial adotado. Em relação à cadeira você está em repouso, mas em relação ao Sol, por exemplo, você está em movimento, acompanhando o movimento da Terra. 2. (SV/2016) O professor, ao iniciar o estudo de Cinemática, afirmou que a forma da trajetória depende do referencial adotado. Você sabe citar um exemplo? A forma da trajetória depende também do referencial adotado. Vamos citar um exemplo. Um trem se desloca com velocidade constante. Um passageiro joga uma bolinha verticalmente para cima. A bolinha sobe e desce e volta à mão do passageiro. Ele dirá que a bolinha descreve uma trajetória vertical. Mas para um observador fora do trem, além de a bolinha subir e descer, ela também se desloca para frente com movimento uniforme. Em relação ao observador fora do trem a bolinha descreve uma trajetória parabólica. http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 6 3. (SV/2016) A função horária dos espaços do movimento de uma bolinha é s = 4 + 3t - t2 (SI). Determine: a) Os espaços nos instantes t = 0 e t = 2 s. b) A variação de espaço entre os instantes t = 0 e t = 1 s. a) t = 0 => s = 4 + 3.0 – (0)2 => s0 = 4 m; t = 2 s => s = 4 + 3.2 – (2)2 => s2 = 6 m b) t = 1 s => s = 4 + 3.1 – (1)2 => s = 6 m ∆s = 6 m – 4 m => ∆s = 2 m )2 Respostas: s0 = 4 m; s2 = 6 m e ∆s = 2 m http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 7 4. (SV/2016) Na figura estão representadas as posições de um carrinho em diversos instantes, ao longo de uma trajetória retilínea. Determine: a) O espaço inicial do carrinho. b) O espaço do carrinho no instante t = 1 s. c) A variação de espaço entre os instantes t1 = 0 s e t2 = 3 s. a) O espaço inicial é o espaço do carrinho no instante t = 0: s0 = - 2 m b) No instante t = 1 s o espaço do carrinho é zero: s1 = 0 c) No instante t = 3 s o espaço do carrinho é 6 m: s3 = 6 m A variação do espaço entre os instantes 0 e 3 s é igual a: ∆s = 6 m - (-2 m) => ∆s = 8 m Respostas: s0 = - 2 m; s1 = 0; s3 = 6 m e ∆s = 8 m http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-dwSaa_JCGJw/TzgoFzdB9xI/AAAAAAAAcVE/sie51joZwxo/s1600/tabelahoggge.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 8 5. (SV/2016) O espaço de um móvel varia com o tempo conforme indica a tabela abaixo: Determine a variação de espaço entre os instantes: a) 1 s e 3 s b) 1 s e 5 s c) 3 s e 6 s. a) ∆s = 12 m – 8 m => ∆s = 4 m b) ∆s = 8 m – 8 m => ∆s = 0 c) ∆s = 6 m – 12 m => ∆s = - 6m Respostas: ∆s = 4 m http://www.simulado/ http://1.bp.blogspot.com/-dutfkFMBSYY/TzgofzUoTzI/AAAAAAAAcVM/708gB1Rksuw/s1600/Sem+t%C3%ADtulo-1.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 9 6. (UFRJ) Heloísa, sentada na poltrona de um ônibus, afirma que o passageiro sentado à sua frente não se move, ou seja, está em repouso. Ao mesmo tempo, Abelardo, sentado à margem da rodovia, vê o ônibus passar e afirma que o referido passageiro está em movimento. De acordo com os conceitos de movimento e repouso usados em Mecânica, explique de que maneira devemos interpretar as afirmações de Heloísa e Abelardo para dizer que ambas estão corretas. Os conceitos de movimento e de repouso de um corpo são definidos em relação a um certo referencial. O passageiro não se move em relação ao ônibus e o ônibus está em movimento em relação à estrada. Assim, as afirmações de Heloisa e Abelardo estão corretas. http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-USvA1cASQvQ/USFzBevFHCI/AAAAAAAAk9I/tLyCfa1aqIY/s1600/onbis.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 10 7. (ACAFE/SC) Para responder a esta questão, use o seguinte código: a) I, II e III estão corretas; b) I e III estão corretas; c) I e II estão corretas; d) somente I está correta; e) somente III está correta. Dizemos que os conceitos de movimento e repouso são relativos, pois dependem do sistema de referência estabelecido. Com base nisso, podemos afirmar que: I. um corpo parado em relação a um referencial pode estar em movimento em relação a outro referencial; II. um livro colocado sobre uma mesa está em repouso absoluto, pois, para qualquer referencial adotado, sua posição não varia com o tempo; III. em relação a um edifício, o elevador estacionado no terceiro andar está em repouso, porém, em relação ao Sol, o mesmo elevador encontra-se em movimento. As proposições I e III estão corretas. A proposição II está incorreta, pois não existe repouso absoluto. Dependendo do referencial escolhido o livro pode estar em movimento. Resposta: b http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 11 8. (UEM/PR) Um trem se move com velocidade horizontal constante. Dentro dele estão o observador A e um garoto, ambos parados em relação ao trem. Na estação, sobre a plataforma, está o observador B parado em relação a ela. Quando o trem passa pela plataforma, o garoto joga uma bola verticalmente para cima. Desprezando-se a resistência do ar, podemos afirmar que: (01) o observador A vê a bola se mover verticalmente para cima e cair nas mãos do garoto. (02) o observador B vê a bola descrever uma parábola e cair nas mãos do garoto. (04) os dois observadores veem a bola se mover numa mesmatrajetória. (08) o observador B vê a bola se mover verticalmente para cima e cair atrás do garoto. (16) o observador A vê a bola descrever uma parábola e cair atrás do garoto. Dê como resposta a soma dos números associados às proposições corretas. (01) Correta. Em relação ao observador A a bola sobe e desce descrevendo uma trajetória retilínea e vertical, voltando às mãos do garoto. (02) Correta. Em relação ao observador B a bola, além de subir e descer na vertical, avança horizontalmente seguindo o movimento do trem. Nestas condições, em relação a B a bola descreve uma curva que é um arco de parábola. (04), (08) e (16) estão incorretas Resposta: 03 (01+02) http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 12 9. (Cesgranrio/RJ) Uma formiga movimenta-se sobre um fio de linha. Seu espaço (s) varia com o tempo, conforme mostra o gráfico. A variação de espaço (deslocamento escalar) entre os instantes t = 0 s e t = 5,0 s é: a) 0,5 cm; b) 1,0 cm; c) 1,5 cm; d) 2,0 cm; e) 2,5 cm. Para t1 = 0, temos: s1 = 2,0 cm. Para t2 = 5,0 s, temos: s2 = 3,0 cm s = s2- s1 = 3,0 cm – 2,0 cm = 1,0 cm Resposta: b http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-pAk7_N0Y43o/USFzXW5EDqI/AAAAAAAAk9Q/qlmFDVNrTRE/s1600/formicae.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 13 10. (SV/2016) Dois atletas A e B disputam uma corrida. Eles partem de um mesmo local que é adotado como origem dos espaços. A trajetória é orientada no sentido dos movimentos. Suas funções horárias são respectivamente: sA = 5.t e sB = 4.t, para sA e sB em metros e t em segundos. Com quantos segundos de diferença os atletas atingem o ponto de chegada situado a 1.000 m da origem, medidos ao longo da trajetória? Atleta A: para sA = 1000 m, temos: 1000 = 5.tA => tA = 200 s Atleta B: para sB = 1000m, temos: 1000 = 4.tB => tB = 250 s Os atletas atingem o ponto de chegada com uma diferença de tempo de 250 s - 200 s = 50 s http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 14 2-Velocidade escalar média e Velocidade escalar instantânea 1. (SV/2016) Um atleta percorre a distância de 100 m em 10 s. Qual é a velocidade escalar média do atleta? Dê a resposta em km/h e m/s. Como o atleta percorre 100 m sempre no mesmo sentido e, vamos admitir, no sentido de orientação da trajetória, concluímos que a variação de espaço coincide com a distância percorrida. Da definição de velocidade escalar média, vem: vm = Δs/Δt => vm = 100 m/10 s => vm = 10 m/s. Sabemos que 1m/s corresponde a 3,6 km/h. Logo, 10 m/s correspondem a 36 km/h Resposta: 10 m/s e 36 km/h http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 15 2. (SV/2016) A velocidade escalar média de uma pessoa em passo normal é de 1,5 m/s. Quanto tempo a pessoa gasta para fazer uma caminhada de 3 km? Vamos considerar que a caminhada ocorre sempre no mesmo sentido e no sentido que a trajetória foi orientada. Nestas condições, a variação de espaço coincide com a distância percorrida pela pessoa. vm = Δs/Δt => 1,5 = 3000 m/Δt => Δt = 2000 s = 33min 20s Resposta: 33min 20s http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 16 3. (SV/2016) É dada a função horária do movimento de um móvel s = 8 - 6t + t2, sendo o espaço s medido em metros e o instante t em segundos. Determine a velocidade escalar média do móvel entre os instantes: a) 1 s e 2 s b) 2 s e 4 s c) 5 s e 6 s t1 = 1 s => s1 = 8 - 6.1 + (1) 2 => s1 = 3 m t2 = 2 s => s2 = 8 - 6.2 + (2) 2 => s2 = 0 t3 = 3 s => s3 = 8 - 6.3 + (3) 2 => s3 = -1 m t4 = 4 s => s4 = 8 - 6.4 + (4) 2 => s4 = 0 t5 = 5 s => s5 = 8 - 6.5 + (5) 2 => s5 = 3 m t6 = 6 s => s6 = 8 - 6.6 + (6) 2 => s6 = 8 m Para visualizarmos as posições ocupadas pelo móvel nos diversos instantes, vamos considerar a trajetória retilínea. Temos: Cálculo das velocidades escalares médias: a) vm = Δs/Δt = (s2-s1)/(t2-t1) => vm = (0-3)/(2-1) => vm = -3 m/s b) vm = Δs/Δt = (s4-s2)/(t4-t2) => vm = (0-0)/(4-2) => vm = 0 c) vm = Δs/Δt = (s6-s5)/(t6-t5) => vm = (8-3)/(6-5) => vm = +5 m/s Respostas: a) -3 m/s; b) 0; c) +5 m/s http://www.simulado/ http://1.bp.blogspot.com/-cQO8jYSxYjw/USZ7MkewTaI/AAAAAAAAlJc/0hU-rjr4QAQ/s1600/veeme.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 17 4. (SV/2016) A distância entre as cidades de Goiânia e de Caldas Novas é de 169 km. Um ônibus parte de Goiânia às 13h e chega à cidade de Caldas Novas às 15h10min, tendo feito uma parada de 10min num posto de abastecimento. Qual é a velocidade escalar média desenvolvida pelo ônibus nesse trajeto? Temos: Δs = 169 km e Δt = 15h10min - 13h = 2h10min => 2h + 1/6h => Δt = 13/6h vm = Δs/Δt = 169 km/(13/6) h => vm = 78 km/h Observação: No cálculo de Δt não devemos subtrair os 10 minutos referente à parada. Para determinar a velocidade média devemos conhecer, além da variação de espaço, os instantes da partida e o de chegada. Resposta: 78 km/h http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 18 5. (SV/2016) Numa viagem de João Pessoa a Cabedelo, uma moto desenvolve a velocidade escalar média de 80 km/h até a metade do percurso e de 60 km/h na metade seguinte. Qual é a velocidade escalar média desenvolvida pela moto de João Pessoa a Cabedelo? Vamos indicar por d a distância de João Pessoa até o ponto médio da trajetória. No segundo trecho (do ponto médio até Cabedelo) a distância a ser percorrida é também d. O primeiro trecho será percorrido no intervalo de tempo d/80 e o segundo trecho, no intervalo de tempo d/60. O tempo total de percurso será a soma desses dois valores: Δt = (d/80) + (d/60) => Δt = 7d/240 A distância total a ser percorrida é 2d: Δs = 2d. Dividindo a distância total a ser percorrida (que é 2d) pelo tempo total (7d/240) encontramos a velocidade escalar média no percurso todo: vm = Δs/Δt = 2d/(7d/240) = 480/7 => vm ≅ 68,6 km/h Resposta: ≅ 68,6 km/h http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 19 6. (SV/2016) A função horária da velocidade de um móvel é dada por v = 5 - 2t, para v em m/s e t em s. Determine: a) a velocidade do móvel nos instantes 0 e 2 s. b) em que instante a velocidade escalar do móvel se anula? a) t = 0 => v = 5 – 2 x 0 => v = 5 m/s t = 2 s => v = 5 – 2 x 2 => v = 1 m/s b) v = 0 => 0 = 5 – 2.t => t = 2,5 s Respostas: a) t = 0 => v = 5 m/s; t = 2 s => v = 1 m/s b) t = 2,5 s 7. (PUC-/RJ) Uma pessoa caminha sobre uma estrada horizontal e retilínea até chegar ao seu destino. A distância percorrida pela pessoa é de 2,5 km, e o tempo total foi de 25 min. Qual o módulo da velocidade média da pessoa? (A) 10 m/s (B) 6,0 km/h (C) 10 km/h (D) 6,0 m/s (E) 10 km/min vm = Δs/Δt => vm = 2,5 km/25 min = 0,1 km/min = 0,1 km/(1/60)h => vm= 6,0 km/h Resposta: B http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 20 8. (FATEC/SP) Isabela combinou de se encontrar com seu primo Mateo no ponto do ônibus. Ela mora a 1 km do ponto, e ele a 2,5 km do mesmo ponto de ônibus, conforme figura a seguir. Mateo ligou para Isabela e avisou que sairia de casa às 12h 40min. Para chegar ao local marcado no mesmo horário que seu primo, Isabela deve sair de sua casa aproximadamente às a) 13h 00min. b) 13h 05min. c) 13h 10 min. d) 13h 15min. e) 13h 25min. Considere que ambos caminhem com a mesma velocidade em módulo de 3,6 km/h. Cálculo do intervalo de tempo gasto por Isabela para ir de sua casa ao ponto de ônibus: vm = Δs/Δt => 3,6 km/h = 1 km/Δt => Δt = (1/3,6)h = (1/3,6).3600s Δt = 1000 s Cálculo do intervalo de tempo gasto por Mateo para ir de sua casa ao ponto de ônibus: vm = Δs/Δt => 3,6 km/h = 2,5 km/Δt => Δt = (2,5/3,6)h = (2,5/3,6).3600 s Δt = 2500 s http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-btgzy6ztyhA/USqMRb2Fe6I/AAAAAAAAlR4/ux_UA0CVy3s/s1600/matisa.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 21 Para chegarem juntos ao ponto de ônibus: Isabela deve sair 2500 s – 1000 s = 1500 s = 25 min depois de Mateo. Logo, Isabela deve sair às 12h 40min + 25 min = 13h 05min Resposta: b 9. (SV/2016) Um objeto se desloca de um ponto A para um ponto B. Durante a metade do tempo do trajeto, o objeto se desloca com velocidade V, e a outra metade com velocidade V'. Assinale a alternativa que expressa a velocidade média desse objeto em todo o deslocamento. A) V + V' B) V.V'/2.(V + V') C) 2.[V.V'/(V + V')] D) 2.(V + V') E) (V + V')/2 Seja Δt o intervalo de tempo gasto em cada parte do trajeto. Na primeira parte o objeto percorre a distância V.Δt e na segunda parte, V’.Δt. A velocidade média no percurso todo será: vm = Δs/Δt => vm = (V.Δt + V'.Δt)/2.Δt => vm = (V + V')/2 Resposta: E http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 22 10. (UEFS) Na navegação marítima, a unidade de velocidade usada nos navios é o nó, e o seu valor equivale a cerca de 1,8 km/h. Um navio se movimenta a uma velocidade média de 20 nós, durante uma viagem de 5 h. Considerando-se que uma milha náutica equivale, aproximadamente a 1800,0 m, durante toda a viagem o navio terá percorrido, em milhas marítimas, A) 05 C) 20 E) 140 B) 10 D) 100 Revisão/Ex 4: resolução vm = Δs/Δt => vm = 20.1,8 km/h = Δs/5 h => Δs = 100.1,8 km = 100.1800 m Número de milhas: 100.1800/1800 = 100 milhas Sabendo-se que um nó equivale a uma milha por hora, podemos resolver o exercício diretamente: vm = Δs/Δt => 20 milhas/h = Δs/5 h => Δs = 100 milhas Resposta: D 11. (UFGD) "A observação foi feita por físicos do Ópera, um dos experimentos em andamento no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (Cem), localizado entre a Suíça e a França. Eles lançaram os neutrinos do Cem em direção ao Laboratório Nacional Gran Sasso, na Itália. Ao percorrer a distância de 730 km por baixo da terra, essas partículas chegaram ao seu destino 60 nano segundos (ou 60 bilionésimos de segundo) antes do que deveriam ter chegado caso http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 23 tivessem respeitado o limite da velocidade da luz. Os resultados foram recebidos com bastante ceticismo pela comunidade científica internacional. Afinal está em jogo uma teoria que vem sendo confirmada por evidências há mais de cem anos. E, menos de um dia depois do anúncio, já se pode ver na internet uma 'chuva' de críticas aos pesquisadores e à forma como os resultados foram divulgados. As reações têm sido, em muitos casos, bastante acaloradas." (Adaptado) Suponha que um feixe de luz e um feixe desses neutrinos partam do Cem em um mesmo instante. Com auxílio das informações desse texto, calcule a que distância do Laboratório Nacional de Gran Sasso estará o feixe de luz no momento em que o feixe de neutrinos for detectado, considere a velocidade da luz nessa trajetória como sendo 300 000 km/s. (A) 18 km (B) 4,5 m (C) 18 m (D) 1,2 km (E) 1,8 km A distância entre a posição do feixe luz ao Laboratório Nacional Gran Sasso, no instante em que o feixe de neutrinos foi detectado é calculada levando-se em conta que a luz gasta para atingir o laboratório 60.10-9 s, com velocidade 3.105 km/s: vm = Δs/Δt => 3.10 5 = Δs/60.10-9 => Δs = 3.105.60.10-9 => Δs = 180.10-4 km => Δs = 18 m Resposta: C http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 24 3 - Movimento Progressivo, Movimento Retrógrado e Movimento Uniforme 1. (SV/2016) Dê exemplos de movimentos uniformes que ocorrem no dia a dia. Movimento da extremidade do ponteiro de um relógio; movimento de um ponto do equador devido a rotação da Terra; movimento final de queda de um paraquedas; movimento final de queda de uma gotícula de chuva; movimento de propagação do som e da luz. 2. (SV/2016) Um móvel realiza um movimento uniforme e seu espaço varia com o tempo segundo a tabela: a) Classifique o movimento dizendo se é progressivo ou retrógrado. b) Calcule e velocidade escalar do móvel. c) Qual é o espaço inicial do móvel. d) Escreva a função horária dos espaços. e) Construa o gráfico s x t. http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-fHe2W2n7R14/T0t9EQU8DZI/AAAAAAAAcjY/jpliUmLT39E/s1600/mu5.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 25 a) O movimento é retrógrado pois os espaços s decrescem com o decorrer do tempo. b) v = Δs/Δt0=> v = (17-20)/(1-0) => v = -3 m/s c) Para t = 0, temos s0 = 20 m d) s = s0 + vt => s = 20 - 3t (SI) e) Respostas: a) Retrógrado b) -3 m/s c) 20 m d) s = 20-3t (SI) e) gráfico acima http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-zCDy_Zy2kN4/UTNH3iFudvI/AAAAAAAAl0k/ArSNzwUmwWU/s1600/res2.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 26 3.(SV/2016) Dois móveis, A e B, realizam movimentos uniformes em uma trajetória retilínea e suas funções horárias são sA = 15 + 10t (SI) e sB = 35 + 5t (SI). Determine: a) A distância entre os móveis no instante t = 0; b) O instante em que os móveis se encontram; c) Os espaços dos móveis no instante do encontro; d) Construa os gráficos, no mesmo diagrama, dos espaços dos móveis A e B em função do tempo. a) No instante t = 0, temos: s0A = 15 m e s0B = 35 m. Logo a distância entre A e B, no instanteBt = 0, é de 20 m. b) No instante do encontro os espaços de A e B são iguais. Portanto: sA = sB => 15 + 10t = 35 + 5t => t = 4 s c) Para t = 4s, temos: sA = 15 + 10.4 => sA = 55 m Confirmando: sB = 35 + 5.4 => sB = 55 m d) Respostas: a) 20 m b) 4 s c) 55 m d) Gráficos acima http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-FdsCoYEfVgM/UTNJsrMjNTI/AAAAAAAAl0w/AU8A8iObPDw/s1600/mu7.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 27 4. (SV/2016) Dois automóveis, A e B, deslocam-se numa pista retilínea com velocidades escalares vA = 20 m/s e vB = 15 m/s. No instante t = 0 a distância entre os automóveis é de 500 m. Qual é a distância que o carro que está na frente percorre, desde o instante t = 0, até ser alcançado pelo carro de trás? Considere os carros como pontos materiais. Adotando-se a origem dos espaços na posição inicial de A e orientando a trajetória de A para B, temos: Funções horárias Carro A: sA = 0 + 20t (SI) Carro B: sB = 500 + 15t (SI) Encontro: sA = sB => 0 + 20t = 500 + 15t => t = 100 s Espaço no instante do encontro: sA = 0 + 20.100 => sA = 2000 m A distância que o carro B percorre, desde o instante t = 0, até ser alcançado pelo carro A é d = 2000 m – 500 m = 1500 m Resposta: 1500 m http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-u5iUyBJWN4c/T0uBczE17bI/AAAAAAAAcjw/3wCt9e9nthU/s1600/mu8.png http://1.bp.blogspot.com/-Zrwa_TLnFrc/UTNKYwhxOSI/AAAAAAAAl08/0JA-DgcpyUE/s1600/muex4.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 28 5. (SV/2016) Um trem de 300 m de comprimento atravessa completamente um túnel de 700 m de comprimento. Sabendo se que o trem realiza um movimento uniforme e que a travessia dura 1 minuto, qual é a velocidade do trem, em km/h? Durante a travessia cada ponto do trem (como o ponto de trás A) sofre uma variação de espaço Δs = Ltrem + Ltúnel = 300 m + 700 m = 1000 m. Portanto, v = Δs/Δt = 1000 m/60 s = (1000/60).3,6 km/h => v = 60 km/h Resposta: 60 km/h http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-HrECo3FqyQk/T0uSZ7L8VGI/AAAAAAAAckQ/1YeOBaHg2eY/s1600/muex5.PNGWWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 29 6. (SV/2016) Dois carros, A e B, realizam movimentos uniformes. O carro A parte de São Paulo no sentido de Mairiporã e o carro B parte, no mesmo instante, no sentido de Mairiporã para São Paulo. A distância entre as duas cidades é de 42 km. A velocidade do carro A é de 80 km/h. Qual deve ser a velocidade do carro B para que os dois se cruzem a 30 km de São Paulo? Carro A: sA = 0 + 80t (s em km e t em h) Para sA = 30 km, temos: 30 = 80t => t = (3/8) h Carro B: sB = 42 + vB.t (s em km e t em h) Para sB = 30 km e t = (3/8) h, temos: 30 = 42 + vB.(3/8) => vB = - 32 km/h O sinal negativo obtido no valor de vB indica que o movimento de B tem sentido oposto ao adotado para a trajetória. Em módulo a velocidade de B é de 32 km/h. Resposta: 32 km/h http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-1UQdOFutF7M/UTNMPVgAi3I/AAAAAAAAl1E/t1xMthmclck/s1600/muex6.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 30 7. (Unifor-CE) Numa viagem de automóvel foram anotados os instantes e os marcos quilométricos, durante certo intervalo de tempo, conforme a tabela a seguir. Supõe-se movimento uniforme. Acerca desse movimento, considere a seguinte frase incompleta: "No instante t 7h10min, o movimento tem velocidade escalar de ..................... e o automóvel encontra-se no marco quilométrico .....................". Os valores mais prováveis para se preencher corretamente as lacunas da frase são, respectivamente, a) 203 km/h e 1,0 km. b) 5 km/h e 1,0 km. c) 1,0 km/min e 203 km. d) 1,0 km/min e 1,0 km. e) 5,0 km/min e 203 km. Como o movimento é uniforme a velocidade escalar média coincide com a velocidade escalar instantânea. Assim, temos: v = vm => v = Δs/Δt = (203-193)km/10min => v = 1,0 km/min No instante t = 7h10min o automóvel encontra-se no marco quilométrico 203 km. Resposta: c http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-Ewj2kknA4xE/UTOu4XAYYuI/AAAAAAAAl18/N4t87B4nO_Y/s1600/Fig.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 31 8. (SV/2016) Os dois automóveis A e B da figura realizam movimentos retilíneos e uniformes. Sabe-se que a velocidade de A vale 10m/s e que colide com B no cruzamento C. A velocidade de B é igual a: a) 2,0 m/s. b) 4,0 m/s. c) 6,0 m/s. d) 8,0 m/s. e) 10 m/s. Calculo do intervalo de tempo que o automóvel A gasta para atingir o cruzamento: vA = ΔsA/Δt => 10m/s = 100m/Δt => Δt = 10 s Calculo da velocidade de B, lembrando que atinge o cruzamento no mesmo instante do que A: vB = ΔsB/Δt = 60m/10s => vB = 6,0 m/s Resposta: c http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-__7FuODAuxo/UTOx3v2QQxI/AAAAAAAAl2I/9ZZEc5g9YE8/s1600/car.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 32 9. (SV/2016) Um trem de 200 m de comprimento atravessa uma ponte de 100 m. O tempo de travessia é de 12 s. Considerando o movimento do trem uniforme, sua velocidade escalar é de: a) (50/3) m/s b) 45 km/h c) (10/3) m/s d) 22,5 km/h e) 90 km/h Durante a travessia cada ponto do trem sofre uma variação de espaço Δs = Ltrem + Lponte = 200 m + 100 m = 300 m. Portanto, v = Δs/Δt = = 300 m/12 s = (25).3,6 km/h => v = 90 km/h Resposta: e http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 33 10. (VUNESP) Um estudante realizou uma experiência de cinemática utilizando um tubo comprido, transparente e cheio de óleo, dentro do qual uma gota de água descia verticalmente, como indica a figura. A tabela relaciona os dados de posição em função do tempo, obtidos quando a gota passou a ter movimento retilíneo e uniforme. A partir desses dados, determine a velocidade em cm/s, e escreva a função horária da posição da gota. Cálculo da velocidade da gota: v = Δs/Δt = (90-120)cm/(2-0)s => v = -15 cm/s Da tabela tiramos que o espaço inicial da gota é 120 m. De s = s0+v.t, vem: s = 120-15.t (s em metros e t em segundos) Resposta v = -15 cm/s; s = 120-15.t (s = m, t = s) http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-6fF75T9hNNU/UTO8TyewWJI/AAAAAAAAl2U/IuUyClnu-uE/s1600/cincoa.png http://4.bp.blogspot.com/-jVvT3ulWqIY/UTO8eHeX9eI/AAAAAAAAl2c/CI6wMZUOK9w/s1600/cincob.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 34 11. (AFA) Uma pessoa está observando uma corrida a 170 m do ponto de largada. Em dado instante, dispara-se a pistola que dá início à competição. Sabe-se que o tempo de reação de um determinado corredor é 0,2 s, sua velocidade é constante com módulo 7,2 km/h e a velocidade do som no ar tem módulo igual a 340 m/s. A distância desse atleta em relação à linha de largada, quando o som do disparo chega ao ouvido do observador é: a) 0,5 m b) 0,6 m c) 0,7 m d) 0,8m Cálculo do tempo que o som gasta para chegar ao ouvido do observador: vsom = Δs/Δtsom => 340m/s = 170 m/Δtsom => Δtsom = 0,5 s Como o tempo de reação do corredor foi de 0,2 s, concluímos que quando o som chega ao ouvido do observador, o atleta já correu durante 0,3 s. Neste intervalo de tempo ele percorreu: v = Δs/Δt => (7,2/3,6)m/s = Δs/0,3s => Δs = 0,6 m Resposta: b http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 35 4 - Movimento Uniforme (M.U) 1. (SV/2016) Dois automóveis, A e B, percorrem trajetórias retas e paralelas com velocidades de módulos 50 km/h e 80 km/h, em relação ao solo. Qual é o módulo da velocidade escalar do carro B, em relação ao carro A. Analise os casos: a) A e B deslocam-se no mesmo sentido. A B b) A e B deslocam-se em sentidos opostos. A B a) vrelat = vB - vA = 80 km/h - 50 km/h = 30 km/h b) vrelat = vB + vA = 80 km/h + 50 km/h = 130 km/h Respostas: a) 30 km/h b) 130 km/h http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-9IUfYFa8Kfw/T1O2IlyCeLI/AAAAAAAAcnQ/CT4knyEpQaY/s1600/carrinhos.png http://4.bp.blogspot.com/-xAVMzjtV_jo/T1O2lGH0RTI/AAAAAAAAcnY/OCz9pBohodg/s1600/carrinhos+2.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 36 2. (SV/2016) Dois trens T1 e T2 percorrem trajetórias retas, paralelas e no mesmo sentido. O trem T1 tem comprimento igual a 300 m e velocidade constante de módulo 90 km/h. O trem T2 tem comprimento igual a 150 m e velocidade constante de módulo 72 km/h. Determine: a) O intervalo de tempo necessário para que o trem T1 ultrapasse o trem T2. b) A distância percorrida pelo trem T1 durante a ultrapassagem. a) Vamos resolver este item por velocidade relativa. Em relação ao trem T2 o trem T1 possui velocidade: vrelat = v1 - v2 = 90 km/h - 72 km/h = 18 km/h = 5 m/s. Cada ponto do trem T1 percorre, em relação a T2, a distância de 450 m, durante a ultrapassagem: vrelat = Δsrelat/Δt => 5 = 450/Δt => Δt = 90 s. b) Em 90 s o trem T1 percorre a distância: Δs1 = v1.Δt = (90/3,6).90 => Δs1 = 2250 m. Respostas: a) 90 s b) 2250 m http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-QhGXGkSSsFI/UTzecbO44SI/AAAAAAAAl7M/NRgRanTs1NE/s1600/tremult.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 37 3. (SV/2016) Resolva o exercício anterior considerando que os trens se desloquem em sentidos contrários. a) vrelat = v1 + v2 = 90 km/h + 72 km/h = 162 km/h = 45 m/s. vrelat = Δsrelat/Δt => 45 = 450/Δt => Δt = 10 s. b) Em 10 s o trem T1 percorre a distância: Δs1 = v1.Δt = (90/3,6).10 => Δs1 = 250 m. Respostas: a) 10 s b) 250 m 4. (SV/2016) Dois carros, A e B, partem de São Paulo com destino a Mairiporã, desenvolvendo em todo trajeto movimentos uniformes de mesma velocidade de módulo 60 km/h. O carro A partiu 20 minutos antes do que o carro B. Um carro C parte de Mairiporã com destino a São Paulo, também realizando movimento uniforme. O carro C cruzacom o carro A e 12 minutos depois cruza com o carro B. Determine o módulo da velocidade do carro C. Quando o carro B parte, o carro A já percorreu 60 (km/h) x 1/3 (h) = 20 km. Como as velocidades de A e B são constantes e iguais esta distância permanece constante. A velocidade relativa do carro C, em relação aos carros A e B é (vc +60) km/h. Com essa velocidade o carro C percorre 20 km em 12 min = 1/5 (h). Assim, temos: vc + 60 = 20/(1/5) => vc + 60 = 100 => vc = 40 km/h Resposta: 40 km/h http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 38 5. (SV/2016) Dois estudantes Pedro e Raphael realizam uma experiência visando determinar, numa rodovia, a velocidade escalar de um carro que realiza um movimento retilíneo e uniforme. Pedro está provido de um apito e Raphael de um cronômetro. Os estudantes ficam à distância D = 170 m e no instante em que o carro passa por Pedro ele aciona o apito. Ao ouvir o som do apito, Raphael dispara o cronômetro e o trava no instante que o carro passa por ele. O cronômetro registra 6,3 s. Qual é a velocidade do carro? Sabe-se que a velocidade do som é de 340 m/s. Cálculo do Intervalo de tempo que o som demora para ir da posição onde está Pedro até a posição onde está Raphael: vs = D/Δts => 340 = 170/Δts => Δts = 0,5 s Cálculo do intervalo de tempo que o carro demora para ir da posição onde está Pedro até a posição onde está Raphael: Δt = 6,3 s + 0,5 s Velocidade do carro: v = D/Δt = 170 m/6,8 s = 25 m/s Resposta: 25 m/s http://www.simulado/ http://1.bp.blogspot.com/-TWLesXgRSpg/T1O9YQjIOzI/AAAAAAAAcno/Me9PlU5hl7c/s1600/meninos.jpg WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 39 6. (UFGD) De duas cidades A e B, separadas por 300 km, partem dois carros no mesmo instante e na mesma direção, porém em sentidos opostos, conforme a figura a seguir. Os dois carros estão em movimento retilíneo uniforme. O carro da cidade A parte com velocidade inicial de 20 m/s; o carro da cidade B, 30 m/s. A distância da cidade A, quando os dois carros se cruzam, é? (A) 120 km (B) 150 km (C) 180 km (D) 200 km (E) 100 km Adotando-se a origem dos espaços na posição inicial de A e orientando a trajetória de A para B, temos as funções horárias: sA = 0 + 72.t e sB = 300 – 108.t No instante em que os carros se cruzam, temos: sA = sB => 72.t = 300 – 108.t => t = (300/180)h = (5/3)h. sA = 0 + 72.t => sA = 72.(5/3) km = 120 km Resposta: A http://www.simulado/ http://1.bp.blogspot.com/-Hxqnw1nicXU/UTzifqOzBJI/AAAAAAAAl7U/-ebrvVMrZLQ/s1600/car.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 40 7. (ETEC-SP) O Sol, responsável por todo e qualquer tipo de vida em nosso planeta, encontra-se, em média, a 150 milhões de quilômetros de distância da Terra. Sendo a velocidade da luz 3.105 km/s pode-se concluir que, a essa distância, o tempo gasto pela irradiação da luz solar, após ser emitida pelo Sol até chegar ao nosso planeta é, em minutos, aproximadamente, (A) 2. (B) 3. (C) 5. (D) 6. (E) 8. Sendo a propagação da luz um movimento uniforme, temos: v = Δs/Δt => 3.105 = 150.106/Δt => Δt = 500 s = 8 min 20 s Resposta: E http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 41 8. (IJSO) O intervalo de tempo entre você ouvir o relâmpago e ver o trovão é Δt segundos. Dado que a velocidade do som é de 340 m/s e a velocidade da luz no vácuo é 3.108 m/s, então a distância aproximada em quilômetros entre você e o relâmpago é de: A. Δt/2 B. Δt/3 C. Δt/4 D. Δt/5 Como a velocidade de propagação da luz é muito maior do que a do som, podemos considerar que o relâmpago é visto imediatamente após a sua formação e que o som produzido demora um certo intervalo de tempo para chegar ao observador. Por isso, o cálculo da distância mencionada é feito utilizando a velocidade do som. v = Δs/Δt = 0,340 km/h = Δs/Δt => Δs = Δt.0,340 km Mas sendo 0,340 km/h aproximadamente (1/3) km/h, vem: Δs ≅ Δt/3 km Resposta: B http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 42 9. (UEMG) Dois corpos movimentam-se com velocidade constante na mesma direção, mas em sentidos contrários, afastando-se um do outro. O corpo A tem uma velocidade de 4,0 m/s e o B, de 6,0 m/s. Num certo instante a distância entre eles é de 250 m. Assinale a alternativa que apresenta o valor da distância entre eles imediatamente após 10 s do instante citado. A) 150 m. B) 350 m. C) 250 m. D) 100 m. Adotando-se a origem dos espaços na posição inicial de A e orientando a trajetória de A para B, temos as funções horárias: sA = 0 – 4,0.t e sB = 250 + 6,0.t Para t = 10 s, temos sA = -40 m e sB = 310 m A distância entre A e B no instante t = 10 s é dada por: D = sB - sA = 310 - (-40) => D = 350 m Resposta: B http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-NUhYcrK-PyU/UT0Q4lR2LwI/AAAAAAAAl7k/ZSCi1mpT6VQ/s1600/c+ar2.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 43 10. (UCG-GO) A figura abaixo mostra a posição de um móvel, em movimento uniforme, no instante t = 0. Sendo 5,0 m/s o módulo de sua velocidade escalar, pede-se: a) a função horária dos espaços; b) o instante em que o móvel passa pela origem dos espaços. a) De s = s0 + v.t e sendo s0 = 30 m e v = -5,0 m/s, vem: s = 30 - 5,0.t (SI) b) para s = 0, temos: 0 = 30 - 5,0.t => t = 6,0 s Respostas: a) s = 30 - 5,0.t (SI) b) 6,0 s http://www.simulado/ http://1.bp.blogspot.com/-DdpRYzlXwJ0/UT0Sj1CCPlI/AAAAAAAAl7s/EnCVp4q82YE/s1600/mofel.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 44 11. (SV/2016) Dois móveis, A e B, distam 400 km. Sabendo-se que partem no mesmo instante e caminham em sentidos opostos, depois de quanto tempo se encontrarão? O móvel A tem velocidade de módulo igual a 60 km/h e o móvel B, 40 km/h. A que distância do ponto de partida do móvel A ocorre o encontro entre os móveis? Escolhemos a origem dos espaços no ponto de partida do móvel A. Orientamos a trajetória de A para B. (Escolha arbitrária, poderíamos ter escolhido a origem no ponto de partida de B e orientado a trajetória de B para A. O resultado seria o mesmo.) O espaço inicial de A é igual a zero. s0A = 0. O espaço inicial de B é igual a 400 km. sB = 400 km. A velocidade escalar de A é positiva. vA = 60 km/h. A velocidade escalar de B é negativa. vB = -40 km/h. Com esses dados escrevemos as funções horárias dos móveis A e B: sA = s0A + vAt http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-8fQN49KgUAU/T1OziA2PHAI/AAAAAAAAcnA/lM_IlVXmV_o/s1600/carrinhos+3.png http://1.bp.blogspot.com/-K-mYP630ZKA/T1O0NyfF19I/AAAAAAAAcnI/Kbd0S9jttsg/s1600/carrinhos+5.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 45 sA = 0 + 60t sB = sB + vBt sB = 400 – 40t No instante do encontro os móveis têm espaços iguais. sA = sB 60t = 400 – 40t 100t = 400 t = 4 h Os móveis encontram-se 4 h após a partida. Local do encontro: Substituindo-se t = 4 h na função horária do móvel A, temos: sA = 60.4 sA = 240 km O encontro se dá a 240 km do ponto de partida do móvel A. Velocidade escalar relativa O instante do encontro poderia ser obtido por velocidade escalar relativa. Nesse caso o móvel B seria tomado com referencial e o módulo da velocidade escalar do móvel A, em relação a B, passaria a ser a soma dos módulos das velocidades dos móveis A e B, em relação ao solo. Assim vrelat = (60 + 40) km/h, vrelat = 100 km/h. vrelat = distância inicial entre os móveis/intervalo de tempo do encontro (t) 100 = 400/t t = 4 h Nota: Quando os móveis se deslocam em sentidos opostos o módulo da velocidade escalar relativa é a soma dos módulos das velocidades escalares. Quando os móveis se deslocam no mesmo sentido o módulo da velocidadeescalar relativa é a diferença dos módulos das velocidades escalares. http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 46 5-Aceleração escalar média, Aceleração escalar Instantânea, Movimento Acelerado e Movimento Retardado 1. (SV/2016) A velocidade escalar de um carro varia com o tempo, conforme indica o gráfico abaixo. Determine a aceleração escalar média do carro entre os instantes: a) 0 e 3 s b) 3 s e 4 s c) 5 s a 8 s. a) αm = Δv/Δt = (6-0)/(3-0) => αm = 2 m/s 2 b) αm = Δv/Δt = (6-6)/(4-3) => αm = 0 c) αm = Δv/Δt = (0-12)/(8-5) => αm = -4 m/s 2 Respostas: a) 2 m/s2 b) zero c) -4 m/s2 http://www.simulado/ http://osfundamentosdafisica2.blogspot.com/2012/03/cursos-do-blog-mecanica_6629.html http://4.bp.blogspot.com/-FiD6AMWxEas/T13oBOk3O6I/AAAAAAAAcro/4NUDU0Ooojs/s1600/acel3b.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 47 2. (SV/2016) A velocidade de um móvel sofre variações iguais em intervalos de tempo iguais, conforme indica a tabela: Classifique o movimento dizendo se é acelerado ou retardado, entre os instantes: a) 0 e 3 s b) 5 s e 8 s a) Entre 0 e 3 s o módulo da velocidade escalar decresce com o tempo: O movimento é retardado. b) Entre 5 s e 8 s o módulo da velocidade escalar cresce com o tempo: O movimento é acelerado. Respostas: a) Retardado; b) Acelerado http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-NtFOUPsCals/T13pqBj4zNI/AAAAAAAAcrw/vYdWIwOe-OA/s1600/acel4.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 48 3. (SV/2016) Um carro de passeio, partindo do repouso, atinge a velocidade de 100 km/h em 8,5 s. Quantas vezes a aceleração da gravidade g é maior do que a aceleração escalar média desenvolvida pelo carro no intervalo de tempo considerado? Considere g = 10 m/s2 αm = Δv/Δt = (100/3,6)/8,5 => αm ≅ 3,27 m/s 2 g/αm ≅ 10/3,27 => g ≅ 3,06.αm Resposta: g ≅ 3,06.αm 4. (SV/2016) A velocidade escalar de um móvel varia com o tempo, conforme o gráfico abaixo: Em quais intervalos de tempo o movimento é retardado? No movimento retardado o módulo da velocidade escalar decresce com o tempo. Isso ocorre nos intervalos: 0 a t1; t2 a t3; t4 a t5 Respostas: 0 a t1; t2 a t3; t4 a t5 http://www.simulado/ http://1.bp.blogspot.com/--C3a4wLvMZA/T13rmSDcZTI/AAAAAAAAcr4/94_-_jNavHc/s1600/acel5b.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 49 5. (SV/2016) Nave estelar A nave estelar Enterprise, da série Jornada nas Estrelas, acelera da imobilidade à velocidade da luz quase que instantaneamente, o que nos parece fora de propósito considerando a tecnologia disponível. Quem sabe no futuro acelerações dessa magnitude serão triviais, no entanto, seres humanos continuarão frágeis sendo necessária a criação de dispositivos que permitam grandes acelerações sem comprometer a integridade física dos viajantes. Imagine que saindo da imobilidade a Enterprise, atinja 10% da velocidade da luz em 1000 segundos, mantendo esta aceleração constante. O propósito é fazer uma viagem curta até a estação orbital, ZK-311. As naves da frota estelar dispõem de supressores de inércia e você acaba de ser nomeado OSI classe I, que significa: Oficial de Supressão de Inércia de Primeira Classe. Parabéns. Nesta sua primeira missão você deverá lançar no computador de bordo o número OSI, que é obtido dividindo-se a aceleração da nave pela aceleração da gravidade terrestre. Cumpra a missão soldado e lembre-se que a vida de todos a bordo depende de você. Qualquer erro poderá redundar em catástrofe! Dados: Velocidade da luz = 300 000 km/s Aceleração da gravidade terrestre = g = 10 m/s2 αm = Δv/Δt = [(10/100).300000000]/1000 => αm ≅ 30000 m/s 2 αm/g = 3000 => OSI = 3000 Resposta: 3000 http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 50 6. (Cesgranrio-RJ) Um fabricante de automóveis anuncia que determinado modelo, partindo do repouso, atinge a velocidade escalar de 80 km/h em 8 s. Isso supõe uma aceleração escalar média próxima de: a) 0,1 m/s2 b) 10 m/s2 c) 64 m/s2 d) 3 m/s2 e) 23 m/s2 αm = Δv/Δt => αm = (80/3,6)/8 => αm ≅ 3 m/s 2 Resposta: d 7. (Unirio-RJ) Caçador nato, o guepardo é uma espécie de mamífero que reforça a tese de que os animais predadores estão entre os bichos mais velozes da natureza. Afinal, a velocidade é essencial para os que caçam outras espécies em busca de alimentação. O guepardo é capaz de, saindo do repouso e correndo em linha reta, chegar à velocidade de 72 km/h, em apenas 2,0 segundos, o que nos permite concluir, em tal situação, ser sua aceleração escalar média, em m/s2, igual a: a) 10 b) 15 c) 18 d) 36 e) 50 αm = Δv/Δt => αm = (72/3,6)/2 => αm = 10 m/s 2 Resposta: a http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 51 8. (UCG–GO) Se o movimento de uma partícula é retrógrado e retardado, então a aceleração escalar da partícula é: a) nula b) constante c) variável d) positiva e) negativa Sendo o movimento da partícula retrógrado, concluímos que a velocidade escalar é negativa (v<0). Mas o movimento é também retardado. Concluímos então que a velocidade escalar e a aceleração escalar têm sinais opostos. Logo a aceleração escalar é positiva (v<0 e α>0). Resposta: d http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 52 9. (UNIP-SP) Uma partícula se desloca de um ponto A para outro ponto B, em uma trajetória retilínea. Sabe-se que, se a trajetória for orientada de A para B, o movimento da partícula é progressivo e retardado. Se, contudo, a trajetória tivesse sido orientada de B para A, o movimento da partícula seria descrito como: a) progressivo e retardado; b) retrógrado e acelerado; c) retrógrado e retardado; d) progressivo e acelerado; e) progressivo, pois o sinal da velocidade independe da orientação da trajetória. Invertendo-se a orientação da trajetória o movimento passa de progressivo para retrógrado. Contudo ele continua retardado, isto é, o valor absoluto da velocidade continua diminuindo com o decorrer do tempo. Resposta: c http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 53 10. (SV/2016) Ao resolver um exercício de Cinemática um aluno calcula a aceleração de um móvel e obtém, corretamente, o valor α = - 5 m/s2. Ele conclui que o movimento é retardado. A conclusão final do aluno está correta? O sinal da aceleração, por si só, não indica se o movimento é acelerado ou retardado. É necessário também conhecer o sinal da velocidade escalar. http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 54 6 - Movimento Uniformemente Variado (MUV) - I 1. (SV/2016) Uma moto parte do repouso de um ponto A cujo espaço é igual 10 m e descreve uma trajetória retilínea em movimento uniformemente variado. Após 10 s atinge o ponto B da trajetória com velocidade escalar 8 m/s. Determine: a) a aceleração escalar do movimento; b) o espaço do motociclista ao passar pelo ponto B. a) v = v0 + α.t => 8 = 0 + α.10 => α = 0,8 m/s 2 b) s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2 => s = 10 + 0 + 0,8.(10)2/2 => s = 50m Respostas: a) 0,8 m/s2; b) 50 m http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-5WLKqrhx_E8/T2c8OSh90gI/AAAAAAAAcxc/I-1fSdHiC5M/s1600/vinteeum.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 55 2. (SV/2016) Duas partículas, A e B, movem-se numa mesma trajetória. Suas funções horárias são respectivamente SA = -20 + 10t + t 2 e SB = - 28 + 16t, sendo SA e SB medidos em metros e t em segundos. a) Em que instantes A e B se cruzam? b) Os espaços das partículas nos instantes de cruzamento.a) Instantes em que A e B se cruzam:SA = SB => -20 + 10t + t 2 = -28 + 16t => t2 - 6t + 8 = 0 => t = 2 s e t = 4 s b) Espaços das partículas nos instantes de cruzamento: SA = -20 + 10t + t 2 => SA = -20 +10.2 + (2) 2 => SA = 4 mSA = -20 + 10t + t2 => SA = -20 +10.4 + (4) 2 => SA = 36 m Resposta: a) 2 s e 4 s ; b) 4 m e 36 m http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 56 3. (SV/2016) A velocidade escalar de um móvel varia com o tempo segundo a função: v = 40 – 8t (SI), para t ≥ 0. Determine: a) Em que instante o móvel muda o sentido de seu movimento; b) Entre que instantes o movimento é progressivo, retrógrado, acelerado e retardado. a) O móvel muda o sentido de seu movimento no instante em que v = 0. Portanto: 0 = 40 – 8t => t = 5 s b) Movimento progressivo: v > 0 => 40 -8t > 0 => t < 5 s Sendo α = -8 m/s2 < 0, concluímos que para t < 5 s o movimento é retardado (v e α têm sinais opostos). Movimento retrógrado: v < 0 => 40 -8t < 0 => t > 5 s Sendo α = -8 m/s2 < 0, concluímos que para t > 5 s o movimento é acelerado (v e α têm mesmo sinal). Respostas: a) 5 s b) 0 ≤ t < 5 s: progressivo e retardado; t > 5 s: retrógrado e acelerado http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 57 4. (SV/2016) Um trem de comprimento 200 m atravessa um túnel de comprimento 100 m, em movimento uniformemente variado. O trem inicia a travessia com velocidade de 10 m/s. Determine a aceleração escalar do trem, sabendo-se que a travessia dura 20 s. Cada ponto do trem percorre, durante a travessia, a distância de 300 m. s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2 => 300 = 0 + 10.20 + (α/2).(20)2 => α = 0,5 m/s2 Resposta: 0,5 m/s2 5. (SV/2016) Trens rápidos Os trens de grande velocidade levam vantagem em relação aos aviões nos percursos entre grandes cidades. Entre São Paulo e Rio de Janeiro há estudos, em fase final, para a implantação de uma linha rápida, que fará a viagem em cerca de duas hora e meia. De centro a centro. De avião, a viagem propriamente dita dura por volta de 40 minutos, mas computando-se os tempos dos deslocamentos até os aeroportos e a espera pelo embarque, a viagem de trem torna-se competitiva, além do fato de a passagem ferroviária custar menos. http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 58 Partindo do repouso um trem de grande velocidade sai de São Paulo acelerando à razão de 8 m/s2, até atingir a velocidade de 60 m/s, que será mantida constante por 110 minutos, para depois iniciar a desaceleração. Determine: a) O intervalo de tempo despendido e a distância percorrida pelo trem desde a partida até atingir a velocidade de 60 m/s. b) A distância percorrida durante o intervalo de tempo em que a velocidade permanece constante? Dê a resposta em km. a) v = v0 + α.t => 60 = 0 + 8.t => t = 7,5 s s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2 => s = 0 + 0.7,5 + 8.(7,5)2/2 => s = 225 m b) Sendo uniforme o movimento neste trecho, temos: Δs = v.Δt => Δs = 60.110.60 => Δs = 396000 m => Δs = 396 km Respostas: a) 7,5 s e 225 m; b) 396 km http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 59 6. (FEI-SP) A tabela dá os valores da velocidade escalar instantânea de um móvel em função do tempo, traduzindo uma lei de movimento que vale do instante t = 0 até o instante t = 5,0 s. A respeito desse movimento podemos dizer que: a) é uniforme b) é uniformemente variado com velocidade inicial nula c) é uniformemente acelerado com velocidade inicial diferente de zero d) sua aceleração escalar é variável e) nada se pode concluir. Da tabela concluímos que de um em um segundo a velocidade aumenta de 3,0 m/s. Isto significa que o movimento é uniformemente variado. Observe que no instante t = 0, a velocidade é igual a 4,0 m/s. Resposta: c http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-V_5CSX50X2A/UVBCkLrDcNI/AAAAAAAAmFo/GNjLQbGl82U/s1600/tavs.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 60 7. (Olimpíada Paulista de Física) O movimento de dois carros que se deslocam na mesma estrada pode ser descrito pelas seguintes funções horárias: s1 = 50.t + 10 e s2 = 5.t 2 – 45, onde s1 e s2 são os espaços em metros e t é o tempo em segundos. Pergunta-se, qual o valor de t no instante em que os dois carros se encontram? a) 11 s b) 1 s c) 22 s d) 2 s e) nenhuma das alternativas anteriores. No instante em que os dois carros se encontram seus espaços são iguais: s1 = s2 => 50.t+10 = 5.t 2–45 => t2-10.t-11 = 0 t = 10±√{[(10)2-4.1.(-11)]/2.1} => 10±√[(10)2+44]/2 t = (10±12)/2 => t1 = 11 s e t2 = -1 s (não serve) Resposta: a http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 61 8. (UNICAMP-SP) As faixas de aceleração das autoestradas devem ser longas o suficiente para permitir que um carro, partindo do repouso, atinja a velocidade escalar de 108 km/h em uma estrada horizontal. Um carro popular é capaz de acelerar de 0 a 108 km/h em 15 s. Suponha que a aceleração escalar seja constante. a) Qual o valor da aceleração escalar? b) Qual a distância percorrida em 10 s? c) Qual deve ser o comprimento mínimo da faixa de aceleração? a) Sendo a aceleração escalar constante, ela coincide com a aceleração escalar média: α = αm => α = Δv/Δt => α = (108/3,6-0)/15 => α = 2 m/s 2 b) Sendo v0 = 0 e adotando-se a origem no ponto de partida, isto é, s0 = 0, vem: s = α.t2/2 => s = 2.(10)2/2 => s = 100 m c) o comprimento mínimo da faixa de segurança é a distância que o carro percorre em 15 s: s = α.t2/2 => s = 2.(15)2/2 => s = 225 m Respostas: a) 2 m/s2; b) 100 m; c) 225 m http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 62 9. (IJSO) Um carro se desloca numa avenida com velocidade constante de 54 km/h. O motorista percebendo a mudança de cor do sinal para o vermelho, freia o veículo. Entretanto, seu tempo de reação é de 0,4 s, mas ele consegue parar exatamente antes da faixa de travessia dos pedestres, 10 s depois de ter acionado os freios. Seja D a distância total percorrida, desde o instante em que observou o sinal ficar vermelho até parar. Se o tempo de reação do motorista osse de 0,6 s, mantidas as demais condições, seu carro avançaria a distância d na faixa dos pedestres. Os valores de D e d são respectivamente: a) 36 m e 2,0 m b) 49 m e 2,0 m c) 64 m e 3,0 m d) 81 m e 3,0 m e) 81 m e 5,0 m Vamos transformar 54 km/h para m/s: 54/3,6 m/s = 15 m/s. Para Δt = 0,4 s (tempo de reação) o carro percorre: Δs = v.Δt = 15.0,4 => Δs = 6,0 m A partir deste instante o carro começa a frear uniformemente. Vamos adotar a origem no ponto onde o carro iniciou o freamento. Assim, temos: s0 = 0 e v0 = 15 m/s e sabendo-se que o carro para 10 s depois de ter acionado os freios temos: v = v0 + α.t => 0 = 15 + α.10 => α = -1,5 m/s 2 s = s0 + v0.t + α.t 2/2 => s = 0 + 15.10 + (-1,5).(10)2/2 => s = 75 m A distância D percorrida desde o instante em que observou o sinal ficar vermelho até parar é igual a: D = 6,0 m + 75 m => D = 81 m Se o tempo de reação do motorista fosse 0,6 s, mantidas as demais condições, o carro percorreria durante o tempo de reação, a distância: http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 63 Δs = v.Δt = 15.0,6 => Δs = 9,0 m Neste caso a distância total percorrida seria: 9,0m + 75 m = 84 m. Logo o carro avançaria na faixa de pedestre a distância d = 84 m – 81 m = 3,0 m. Resposta: d 10. (Mackenzie-SP) Tássia, estudando o movimento retilíneo uniformemente variado, deseja determinar a posição de um móvel no instante em que ele muda o sentido de seu movimento. Sendo a função horária da posição do móvel dada por x = 2t2 - 12t + 30, onde x é suaposição em metros e t o tempo de movimento em segundos, a posição desejada é: a) 12 m. b) 18 m. c) 20 m. d) 26 m. e) 30 m. Comparando s = s0 + v0.t + α.t 2/2 com x = 30 - 12.t + 2.t2, concluímos que v0 = -12 m/s e α = 4 m/s 2. Portanto, de v = v0 + α.t, vem: v = -12 + 4.t => t = 3 s (instante da mudança de sentido). No instante t = 3 s a posição do móvel é dada por: x = 30 - 12.(3) + 2.32 => x = 12 m Resposta: a http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 64 7 - Movimento Uniformemente Variado (MUV) - II 1. (SV/2016) Renato Pé Murcho Nos anos finais da década de 1970 surgiu no Guarani de Campinas um jogador muito talentoso chamado Renato. Atuava como meia armador e, tendo a seu lado o centroavante Careca, compôs um ataque arrasador que levou o Guarani ao título nacional. Depois da conquista histórica Renato e Careca tiveram seus passes negociados, passando a defender o São Paulo. Com atuações brilhantes no tricolor foram convocados para a seleção brasileira de 1982, que disputou a Copa do Mundo na Espanha e que muitos consideram a melhor de todos os tempos, apesar da tragédia de Sarriá, quando o Brasil perdeu da Itália por 3 a 2 e ficou fora da competição. Renato tinha o apelido de “Pé murcho”, o que nos leva a imaginar que os arremates não eram o seu forte. Em um jogo do São Paulo contra o Internacional de Porto Alegre, Renato chutou uma bola parada da meia lua da área em direção ao gol adversário. O goleiro fez a defesa e a Rede Globo informou com dados obtidos em seu novíssimo computador: A bola viajou 15 metros, praticamente em linha reta, com aceleração escalar constante, tendo permanecido no ar durante 2 segundos. Imediatamente após o chute a velocidade da bola era de 10 m/s. No momento em que os dados sobre a velocidade final e a aceleração escalar da bola seriam colocados no ar, houve uma pane elétrica nas cabines da imprensa. http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 65 Você faria a gentileza calcular os dados faltantes para que Galvão Bueno possa informar à galera? Sendo a aceleração da bola, constante, vem: s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2 => 15 = 0+10.2+α.22/2 => α = -2,5 m/s2 v = v0 + α.t => v = 10+(-2,5).2 => v = 5,0 m/s Resposta: v = 5,0 m/s 2. (SV/2016) Um ciclista em movimento retilíneo e uniformemente variado passa pela origem O de sua trajetória com velocidade escalar +10 m/s e aceleração escalar -0,2 m/s2. Qual é a máxima distância do ciclista à origem O? A máxima distância do ciclista à origem O ocorre no instante em que a velocidade do ciclista se anula. A partir deste instante inverte-se o sentido do movimento. v = v0 + α.t => 0 = +10+(-0,2).t => t = 50 s s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2 => s = 0+10.50+(-0,2).(50)2/2 => S = 250 m Resposta: 250 m http://www.simulado/ http://3.bp.blogspot.com/-vA7qu79_g48/T3BoTJQV80I/AAAAAAAAc2g/HxKcwdSGsNQ/s1600/mu1dob.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 66 3. (SV/2016) Um móvel realiza um movimento retilíneo e uniformemente variado cuja função horária é, em unidades do SI, s = 5 + 8.t – 2.t2. Determine, entre os instantes t1 = 1 s e t2 = 3 s, a variação de espaço e a distância efetivamente percorrida pelo móvel. Cálculo de Δs entre t1 = 1 s e t2 = 3 s Para t1 = 1 s, temos s1 = 5 + 8.1 – 2.(1) 2 => s1 = 11 m Para t2 = 3 s, temos s2 = 5 + 8.3 – 2.(3) 2 => s2 = 11 m Δs = s2 - s1 = 11 m - 11 m = 0 Cálculo da distância máxima do móvel à origem Comparando s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2 com s = 5+8.t-2t2, vem:v0 = 8 m/s e α = -4 m/s2v = v0 + α.t = v = 8 - 4.t => 0 = 8 - 4.t => t = 2s Para t = 2 s, temos: s = 5+8.2-2.(2)2 => s = 13 m Cálculo da distância percorrida entre t1 = 1 s e t2 = 3 s De 1 s a 2 s, temos: Δs12 = 13 m - 11 m = 2 m De 2 s a 3 s, temos: Δs23 = 11 m - 13 m = -2 m Distância percorrida d entre t1 = 1 s e t2 = 3 s d = IΔs1I + IΔs2I = 2 m + 2 m = 4 m Observação: Outra forma de calcular Δs entre t1 = 1 s e t2 = 3 s é somar Δs12 eΔs23 algebricamente Δs = Δs12 + Δs23 = 2 m + (-2 m) = 0 Respostas: Δs = 0; d = 4 m http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-NN9tMLTWD4w/T3B2lfJfhzI/AAAAAAAAc2o/dM9ADSlgjyw/s1600/trajet.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 67 4. (SV/2016) A velocidade escalar de uma moto varia de 15 m/s a 5 m/s, após percorrer uma distância de 100 m em movimento uniformemente variado. Qual é a aceleração escalar da moto? Exercício 4: resolução Da equação de Torricelli, temos: v2 = (v0) 2 + 2.α.Δs => 52 = 152 + 2.α.100 => α = -1 m/s2 Resposta: -1 m/s2 5.(SV/2016) Um trem de 200 m de comprimento inicia a travessia de uma ponte de 100 m com velocidade escalar de 10 m/s e completa a travessia com velocidade escalar de5 m/s. Considerando o movimento do trem uniformemente variado, determine o intervalo de tempo que dura a travessia. vm = Δs/Δt = (v1+v2)/2 => (Ltrem+Lponte)/Δt = (v1+v2)/2 (200+100)/Δt = (10+5)/2 => Δt = 40 s Resposta: 40 s http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-iqzl1BIU8Rk/T3B4hAvHfzI/AAAAAAAAc2w/pIWtBljKD30/s1600/mu2dob.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 68 6. (Olimpíada Paulista de Física) Um motorista está viajando de carro em uma estrada, a uma velocidade constante de 90 km/h, quando percebe um cavalo à sua frente e resolve frear, imprimindo uma desaceleração constante de 18 km/h por segundo calcule: a) distância mínima de frenagem, em metros; b) o tempo decorrido entre o instante da frenagem e a parada do carro, em segundos. a) v0 = 90 km/h = 90/3,6 m/s = 25 m/s α = -(18/3,6) m/s/1s = -5 m/s2 v2 = (v0) 2 + 2.α.Δs => 0 = (25)2+2.(-5).Δs => Δs = 62,5 m b) v = v0 + α.t => 0 = 25+(-5).t => t = 5 s Respostas: a) 62,5 m; b) 5 s http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 69 7. (UFSCAR-SP) Uma partícula se move em linha reta com aceleração constante. Sabe-se que no intervalo de tempo de 10 s ela passa duas vezes pelo mesmo ponto dessa reta, com velocidade de mesmo módulo, v = 4,0 m/s, em sentidos opostos. A variação de espaço e a distância efetivamente percorrida pela partícula nesse intervalo de tempo são, respectivamente, a) 0,0 m e 10 m b) 0,0 m e 20 m c) 10 m e 5,0 m d) 10 m e 10 m Cálculo da variação de espaço Como a partícula passa duas vezes pelo mesmo ponto, os espaços nos dois instantes correspondentes são iguais e, portanto, a variação de espaço é nula: Cálculo da distância efetivamente percorrida A partícula tem inicialmente velocidade de 4,0 m/s e depois de 5,0 s sua velocidade se anula: v = v0 + α.t => 0 = 4,0+α.5 => α = -0,80 m/s 2 Distância percorrida no intervalo de tempo de 0 a 5,0 s: v2 = (v0) 2 + 2.α.Δs => 0 = (4,0)2+2.(-0,80).Δs => Δs = 10 m Portanto, a partícula percorre 10 m na ida e 10 m na volta, percorrendo uma distância total de 20 m. Resposta: b http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 70 8. (Cesgranrio-RJ) Um automóvel, partindo do repouso, leva 5,0 s para percorrer 25 m em movimento uniformemente variado. A velocidade final do automóvel é de: a) 5,0 m/s b) 10 m/s c) 15 m/s d) 20 m/s e) 25 m/s Adotando-se s0 = 0 e sendo v0 = 0, temos: s = α.t2/2 => 25 = α.(5)2/2 = α = 2,0 m/s2 v = v0 + α.t 2 => v = 0+2,0.5,0 => v = 10 m/s Resposta: b http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 71 9. (FUVEST-SP) Um carro viaja com velocidade escalar de 90 km/h (ou seja, 25 m/s) num trecho retilíneo de uma rodovia quando, subitamente, o motorista vê um animal parado na pista. Entre o instante em que o motorista avista o animal e aquele em que começa a frear, o carro percorre 15 m. Se o motorista frear o carro à taxa constante de 5,0m/s2, mantendo-o em sua trajetória retilínea, ele só evitará atingir o animal, que permanece imóvel durante todo o tempo, se o tiver percebido a uma distância de, no mínimo. a) 15 m b) 31,25 m c) 52,5 m d) 77,5 m Com velocidade de 25 m/s o carro percorreu 15 m devido ao tempo de reação do motorista. Vamos, a seguir, calcular a distância percorrida durante o tempo em que o carro freou, impondo que a velocidade final seja zero: v2 = (v0) 2 + 2.α.Δs => 0 = (25)2+2.(-5,0).Δs => Δs = 62,5 m Distância total percorrida: 15 m + 62,5 m = 77,5 m Resposta: d http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 72 10. (UF-ES) Um objeto A encontra-se parado, quando por ele passa um objeto B, com velocidade constante de módulo igual a 8,0 m/s. No instante da ultrapassagem imprime-se ao objeto A uma aceleração constante, na mesma direção e sentido da velocidade de B. Os objetos A e B descrevem uma mesma trajetória retilínea. O módulo da velocidade do objeto A, no instante em que ele alcança o objeto B, vale: a) 4,0 m/s b) 8,0 m/s c) 16 m/s d) 32 m/s e) 64 m/s sA = 1/2.α.t 2 sB = 8.t No encontro: 1/2.α.t2 = 8.t => α.t = 16 m/s Velocidade de A no instante em que alcança B:t2 v = v0 + α.t => v = α.t => v = 16 m/st 2 Resposta: c http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-1Paq2H3TSMs/UVnYlNmRfdI/AAAAAAAAmKw/1eDEsLWAP0M/s1600/finu.png http://4.bp.blogspot.com/-1Paq2H3TSMs/UVnYlNmRfdI/AAAAAAAAmKw/1eDEsLWAP0M/s1600/finu.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 73 8 - Movimento Uniformemente Variado (MUV) - III 1. (SV/2016) Duas motos, A e B, passam pelo marco quilométrico (km 50) de uma estrada retilínea, no mesmo instante e no mesmo sentido, com velocidades escalares iguais a 36 km/h e 72 km/h e acelerações escalares constantes e iguais a 0,4 m/s2 e 0,2 m/s2, respectivamente. a) Depois de quanto tempo da passagem pelo km 50 as motos terão a mesma velocidade escalar? b) Qual é a distância que as separa no instante calculado no item anterior? Este texto refere-se aos exercícios 2 e 3. Dois carros, A e B, passam pelo marco zero de uma estrada retilínea, no mesmo instante e no mesmo sentido, com velocidades escalares iguais a 10 m/s e 30 m/s e acelerações escalares constantes e iguais a 0,2 m/s2 e 0,1 m/s2, respectivamente. a) De v = v0 + α.t, temos: Moto A: vA = 10 + 0,4.t (SI) Moto B: vB = 20 + 0,2.t (SI) fazendo vA = vB, vem: 10 + 0,4.t = 20 + 0,2.t => t = 50 s b) De s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2, temos: Moto A: sA = s0 + 10.50 + [0,4.(50) 2]/2 => sA = s0 + 1000 Moto B: sB = s0 + 20.50 + [0,2.(50) 2]/2 => sB = s0 + 1250 Distância d entre as motos no instante t = 50 s:A d = sB - sA = 250 m. Respostas: a) 50 s b) 250 m http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 74 2. (SV/2016) Quanto tempo após a passagem pelo marco zero o carro B estará na frente do carro A? a) 100 s b) 200 s c) 300 s d) 400 s e) 500 s De s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2, temos: Carro A: sA = 0 + 10.t + (0,2.t 2)/2 => sA = 10.t + 0,1.t 2 Carro B: sB = 0 + 30.t + (0,1.t 2)/2 => sB = 30.t + 0,05.t 2 O carro B estará na frente do carro A até o instante em que sA = sB: 10.t + 0,1.t2 = 30.t + 0,05.t2 => 0,05.t2 - 20.t = 0 =>A t = 0 (instante da partida) e t = 400 s. Resposta: d http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 75 3. (SV/2016) Durante certo intervalo de tempo o carro B estará na frente de A. Qual é a máxima distância de B até A? a) 1000 m b) 2000 m c) 3000 m d) 4000 m e) 5000 m A máxima distância entre B e A ocorre no instante em que as velocidades se tornam iguais. A partir daí a distância do carro A ao carro B vai diminuindo até ocorrer a ultrapassagem: De v = v0 + α.t, temos: Carro A: vA = 10 + 0,2.t (SI) Carro B: vB = 30 + 0,1.t (SI) fazendo vA = vB, vem: 10 + 0,2.t = 30 + 0,1.t => t = 200 s Carro A: sA = 10.t + 0,1.t 2 => sA = 10.200 + 0,1.(200) 2 => sA = 6000 m Carro B: sB = 30.t + 0,05.t 2 => sB = 30.200 + 0,05.(200) 2 => sB = 8000 m Distância máxima entre B e A: 8000 m – 6000 m = 2000 m Outra maneira de resolver exercício 3 é construir o gráfico v x t para os carros A e B. A área do triângulo indicado é numericamente igual à máxima distância entre B e A. D = Área (numericamente) = base x altura/2 = (30-10) x 200/2 =>B D = 2000 m Resposta: b http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-HjlDaErTysg/T3mriyu7dxI/AAAAAAAAc6g/dhIdvPsnr50/s1600/muv3ex3.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 76 4. (SV/2016) Um carro desloca-se numa avenida com velocidade de 36 km/h e quando se encontra a 55 m de um cruzamento o semáforo passa para o vermelho. O tempo de reação do motorista, isto é, o intervalo de tempo para acionar os freios é de 0,5 s. Para que o carro pare exatamente no cruzamento, qual é a aceleração escalar, suposta constante, que os freios comunicam ao veículo? Durante o intervalo de tempo de reação o carro se desloca em movimento uniforme com velocidade 36 km/h = 10 m/s. Neste intervalo de tempo ele percorre a distância: 10 (m/s) x 0,5 (s) = 5 m. Assim, ao acionar os freios o carro se encontra a 50 m do cruzamento. Pela equação de Torricelli, temos: v2 = (v0) 2 + 2.α.Δs => 0 = (10)2 + 2.α.50 => α = -1 m/s2 Resposta: α = -1 m/s2 http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 77 5. (SV/2016) Duas motos, A e B, partem no mesmo instante de duas cidades vizinhas C e D, situadas a uma distância de 5 km. A moto A desloca- se de C para D e a moto B, de D para C. Os veículos realizam movimentos uniformemente variados e acelerados. As velocidades escalares iniciais de A e B são, em módulo, iguais a 5 m/s e 15 m/s e suas acelerações escalares são, em módulo, iguais a 0,4 m/s2 e 0,2 m/s2, respectivamente. Em que instante, após as partidas, as motos se cruzam? De s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2, temos: Moto A: sA = 0 + 5.t + (0,4.t 2)/2 => sA = 5.t + 0,2.t 2 (SI) Moto B: sB = 5000 - 15.t - (0,2.t 2)/2 => sB = 5000 - 15.t - 0,1.t2 (SI) Instante em que as motos se cruzam: sA = sB: 5.t + 0,2.t2 = 5000 - 15.t - 0,1.t2 0,3.t2 +20.t - 5000 = 0 =>Araízes t = 100 s e t = -(500/3) s (esta raíz não serve pois as funções são válidas para t ≥ 0) Resposta: t = 100 s http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-LdjR0QD7i-o/T3m5Jt-1ReI/AAAAAAAAc6w/oKCAJiGTBAQ/s1600/muv3ex5.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 78 6. (Olimpíada Brasileira de Física) Uma partícula executa um movimento retilíneo uniformemente variado. Num dado instante, a partícula tem velocidade 50 m/s e aceleração negativa de módulo 0,2 m/s2. Quanto tempo decorre até a partícula alcançar a mesma velocidade, em sentido contrário? a) 500 s b) 200 s c) 125 s d) 100 s e) 10 s v = v0 + α.t => -50 = 50 + (-0,2).t => t = 500 s Resposta: a 7. (Mackenzie-SP) Um trem de 100 m de comprimento, com velocidade escalar de 30 m/s, começa a frear com aceleração escalar constante de módulo 2,0 m/s2, no instante em que inicia a ultrapassagem de um túnel. Esse trem para no momento em que seu último vagão está saindo do túnel. O comprimento do túnel é: a) 25 m b) 50 m c) 75 m d) 100 m e) 125 m v2= (v0) 2 + 2.α.Δs => 0 = (30)2 + 2.(-2,0).(100+L) => L = 125 m Resposta: e http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 79 8. (UEL-PR) Um móvel efetua um movimento retilíneo uniformemente variado, obedecendo a função horária s = 10 + 10.t - 5,0.t2, onde s é o espaço medido em metros e o instante t em segundos. A velocidade do móvel no instante t = 4,0 s, em m/s, vale: a) 50 b) 20 c) 0 d) -20 e) -30 Comparando s = 10 + 10.t - 5,0.t2 com s = s0+ v0.t + (α.t 2)/2, vem: v0 = 10 m/s e α = -10 m/s 2 Portanto: v = v0 + α.t => v = 10 + (-10).4 => v = -30 m/s Resposta: e 9. (FEI-SP) Um veículo penetra num túnel com velocidade igual a 54 km/h, deslocando-se com movimento uniformemente variado. Passados 10 s, o veículo sai do túnel com velocidade de 72 km/h. Qual é, em metros, o comprimento do túnel: a) 172 b) 175 c) 178 d) 184 e) 196 vm = Δs/Δt = (v1+v2)/2 => Δs/10 = (15+20)/2 => Δs = 175 m Resposta: b http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 80 10. (Olimpíada Brasileira de Física) O movimento bidimensional de uma partícula é descrito pelas equações de suas coordenadas (x,y) em função do tempo (t) por: x = 20 + 20.t - 8,0.t2 e y = -10 - 19.t + 6,0.t2 É possível afirmar que os módulos de suas velocidade e aceleração, para o instante tx=x2,0 s, valem, respectivamente: a) 5,0 m/s e 10,0 m/s2 b) 1,0 m/s e 5,0 m/s2 c) 5,0 m/s e 5,0 m/s2 d) 13,0 m/s e 20,0 m/s2 e) 39,0 m/s e 14,0 m/s2 Comparando-se s = s0 + v0.t + (α.t 2)/2 com x = 20 + 20.t - 8,0.t2 e y = -10 - 19.t + 6,0.t2, determinamos as componentes v0x e v0y da velocidade inicial e as componentes αx e αy da aceleração: v0x = 20 m/s e v0y = -19 m/s; αx = -16 m/s 2 e αy = 12 m/s 2 No instante t = 2,0 s, temos: vx = v0x + αx.t => vx = 20 - 16.2,0 => vx = -12 m/s vy = v0y + αy.t => vy = 19 - 12.2,0 => vy = -5 m/s v2 = (vx) 2 + (vy) 2 => v2 = (-12)2 + (-5)2 => v2 = 169 => v = 13 m/s α2 = (αx) 2 + (αy) 2 => α2 = (-16)2 + (12)2 => α2 = 400 => α = 13 m/s2 Resposta: d http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 81 9- Movimento Vertical no Vácuo (Movimento Unidimensional) 1. (SV/2016) Na superfície terrestre a aceleração da gravidade “g” tem um valor próximo de 10 m/s2. Na prática isso significa que a velocidade de um corpo abandonado em queda livre, aumenta 10 m/s a cada segundo. Ou seja, no primeiro segundo o corpo atinge 10 m/s, depois, em intervalos de um segundo, 20 m/s, 30 m/s, 40 m/s, 50 m/s e assim por diante. Em 5 segundos de queda, portanto, a velocidade é igual a 50 m/s = (50 x 3,6) km/h = 180 km/h. Você sabe que quando a aceleração é constante, o movimento é uniformemente variado. (MUV) Calcule: a) a altura da qual um corpo partiu do repouso e atingiu o solo com velocidade de 50 m/s; b) o tempo de queda. a) Adotando-se a origem no ponto de partida e orientando-se a trajetória para baixo, temos de acordo com a equação de Torricelli: v2 = (v0) 2 + 2.g.Δs => (50)2 = 2.10.H => H = 125 m b) s = (g.t2)/2 => H = (g.tq 2)/2 => tq = √(2.H/g) => tq = √(2.125/10) => tq = 5 s Respostas: a) H = 125 m b) t = 5 s http://www.simulado/ WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 82 2. (SV/2016) Uma pedra é abandonada de uma altura igual a 20 m. Determine o intervalo de tempo decorrido para a pedra percorrer os últimos 15 m de queda. Considere g = 10 m/s2 e despreze a resistência do ar. s = (g.t2)/2 => 5 = (10.t1 2)/2 => t1 = 1 s s = (g.t2)/2 => 20 = (10.t2 2)/2 => t2 = 2 s Δt = t2 - t1 = 2 s - 1 s = 1 s Resposta: Δt = 1 s http://www.simulado/ http://2.bp.blogspot.com/-JNu3uVg4Vlc/T4LzSOESu1I/AAAAAAAAc-4/nm5TmoymSRc/s1600/lan%C3%A711.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 83 3. (SV/2016) Você faz uma pequena bolinha de papel e a lança verticalmente para cima com velocidade de 5 m/s. Quanto tempo a bolinha demora para voltar à sua mão. Qual é a altura máxima atingida pela bolinha. Considere g = 10 m/s2 e despreze a resistência do ar. Vamos calcular o tempo de subida ( ts ) v = v0 - g.t => 0 = v0 - g.ts => ts = v0/g => ts = 5/10 => ts = 0,5 s O tempo de descida é igual ao tempo de subida: td = ts = 0,5 s Tempo total: t = ts + td = 1 s Equação de Torricelli: v2 = (v0) 2 + 2.g.Δs => (5)2 = 2.10.H => H = 1,25 m http://www.simulado/ http://1.bp.blogspot.com/-YYMU6XhjnLE/T4Mcrazwi6I/AAAAAAAAAr0/6ft_62Xv3lk/s1600/lan%C3%A713.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 84 Resposta: t = 1 s; H = 1,25 m 4. (SV/2016) Uma bolinha é abandonada de uma altura H e percorre no último segundo de queda a distância 3H/4. Despreze a resistência do ar e adote g = 10 m/s2. Determine o valor de H. s = (g.t2)/2 => H/4 = [g.(tq-1) 2]/2 (1) s = (g.t2)/2 => H = (g.tq 2)/2 (2) (2) ÷ (1) => 4 = tq 2/(tq-1) 2 => 2 = tq/(tq-1) => tq = 2 s De (2), vem: H = 20 m Resposta: H = 20 m http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-GoT2KZha4l0/T4L4ZZfb4fI/AAAAAAAAc_I/k4G_13lDCDc/s1600/lan%C3%A714.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 85 5. (SV/2016) De uma altura igual a 40 m lança-se verticalmente para baixo uma bolinha com velocidade 10 m/s. Depois de 1 s, lança-se do mesmo ponto, também verticalmente para baixo, outra bolinha com a mesma velocidade inicial da primeira. Qual é a distância entre elas no instante que a primeira bolinha atinge o solo? Despreze a resistência do ar e considere g = 10 m/s2. Vamos determinar o instante em que a primeira bolinha (A) atinge o solo. s = s0 + v0.t + (1/2).g.t 2 => 40 = 0 + 10.t + 5.t2 => t = 2 s Como a bolinha B foi lançada 1 s depois, devemos achar o espaço ocupado por ela no instante 2 s - 1 s = 1 s: s = s0 + v0.t + (1/2).g.t 2 => s = 0 + 10.1 + 5.(1)2 => s = 15 m. Assim, a distância entre as bolinhas é de 40 m - 15 m = 25 m Resposta: d = 25 m http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-6D_3HUUU6qE/T4L7zq5dxTI/AAAAAAAAc_Q/e_zksJj4t2E/s1600/lan%C3%A715.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 86 6. (SV/2016) Um helicóptero sobe verticalmente em movimento uniforme e com velocidade 10 m/s. Ao atingir a altura de 75 m um pequeno parafuso desprende-se do helicóptero. Quanto tempo o parafuso leva para atingir o solo? Despreze a resistência do ar e adote g = 10 m/s2. Vamos adotar: Origem dos tempos: instante em que o parafuso se desprende Origem dos espaços: posição em que o parafuso de desprende Orientação da trajetória para baixo. Observe que a velocidade inicial do parafuso é a própria velocidade do helicóptero. Como orientamos a trajetória para baixo, temos v0 = -10 m/s. s = s0 + v0.t + (1/2).g.t 2 = 75 = 0 – 10.t +5.t2 => t = 5 s Resposta: t = 5 s http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-XQ2l6T9ojXw/T4L-RYOeWoI/AAAAAAAAc_Y/OxN7gI8ozrc/s1600/lan%C3%A716.PNG WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 87 7. (Vunesp) Em um dia de calmaria, um garoto1sobre uma ponte deixa cair, verticalmente e a partir do repouso, uma bola no instante t0 = 0 s. A bola atinge, no instante t4, um ponto localizado no nível das águas do1rio e a distância h do ponto de lançamento. A figura apresenta, fora de escala, cinco1posições da bola, relativas aos instantes t0,t1, t2, t3 e t4. Sabe-se que entre os instantes t2 e t3 a bola percorre 6,25 m e que gx=x10xm/s2. Desprezando a resistência do ar e sabendo que o intervalo de tempo entre duas posições consecutivas apresentadas na figura é sempre o mesmo, pode-se afirmar que a distância h, em metros, é igual a a) 25. b) 28. c) 22. d) 30. e) 20. Vamos indicar os instantes t1, t2, t3 e t4 respectivamente por T, 2T, 3T e 4T s3 – s2 = g. (3T) 2/2 – g.(2T)2/2 => 6,25 = 5.g.T2/2 => g.T2/2 = 6,25/5 (1) h = g.(4T)2/2 => h = 16.g.T2/2 De (1), vem: h = 16. 6,25/5 => h = 20 m. Resposta: e http://www.simulado/ http://4.bp.blogspot.com/-usfEdqSzFU4/UWw5hHcrl1I/AAAAAAAAmSc/LOW29vjhkyE/s1600/a15a.png WWW.SIMULADODEVESTIBULAR.COM.BR 88 8. (UFscar) Em julho de 2009 comemoramos os 40 anos da primeira viagem tripulada à Lua. Suponha que você é um astronauta e que, chegando à superfície lunar, resolva fazer
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