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7º AULA DE FÍSICA TEORICA EXPERIMENTAL – MECÂNICA (30/09/2021) Prof. Max Antonio Ramos Lucas Email: max.lucas@estacio.br FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL - MECÂNICA (ARA0048/5470391) 3002 Revisão das aulas: MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME (MRU) Movimento onde a velocidade é constante. Exemplos: Velocidade do som, da luz, conceito de velocidade média. Equações: S = S0 + Vt → equação horária do MRU MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO (MUV) Movimentos onde a velocidade altera de forma constante: Exemplo: Um objeto que cai de um prédio, uma pedra lançada para cima. Quando a aceleração é relativa a forças gravitacionais grafamos “g” como aceleração. V = V0 + at → (eq. da velocidade) → (eq. Horária do movimento) Exercícios: mailto:max.lucas@estacio.br 8- A função horária da posição de um ponto material, dada em unidades do Sistema Internacional, que se move com aceleração constante é fornecida a seguir: S = - 15 + 10.t - 2.t² a- Sua velocidade inicial, posição inicial e aceleração são: V0 = 10 m/s S0 = - 15 m a = - 4 m/s² a/2 = -2 ➔ a = -2*2 → a = - 4 m/s² V = V0 +at → V = 10 – 4t → equação da velocidade b- Qual será o deslocamento e a velocidade no tempo de 6 segundos. S = - 15 + 10.t - 2.t² S = - 15 + 10.6 - 2.6² S = - 15 + 60 – 72 → S = - 27 metros 9- A função horária da posição de um ponto material, dada em unidades do Sistema Internacional, que se move com aceleração constante é fornecida a seguir: S = - 15 - 10.t - 2.t² a- Sua velocidade inicial, posição inicial e aceleração são: S0 = - 15 m V0 = - 10 m/s a = - 4 m/s² b- Qual será o deslocamento e a velocidade no tempo de 4 segundos. S = 5 + 2t² → s = 5 + 0t + 2t² S0 = 5 V0 = 0 a = 4 Exercícios: 6 - Um motorista dirige seu carro a uma velocidade de 108 km/h quando avista a placa de pare. Ao acionar os freios, ocorre uma desaceleração constante, e o carro leva um tempo de 10,0 s até parar completamente. A distância percorrida pelo automóvel até a frenagem total é de: → V = V0 + at S0 = zero V0 = 108 Km/h → V0 = 108 * 1000m / 3600 s → V0 = 30 m/s a = ? V = zero S = ? t = 10 s S = 0 + 30*(10) + a*(10²)/2 1- Usando a equação da velocidade é possível encontrar a “a”: V = V0 + at → 0 = 30 + a*10 → - 30 = 10a → a = -30/10 → a = - 3m/s² 2- Usando a equação horaria para cálculo do espaço: S = 0 + 30*(10) - 3 *(10²)/2 → S = 300 – 300/2 → S = 300 – 150 S = 150 metros Transformar 108 Km/h → m/s 10 - Certo móvel, inicialmente na velocidade de 3 m/s, acelera constantemente a 2 m/s2 até se distanciar 4 m de sua posição inicial. O intervalo de tempo decorrido até o término desse deslocamento foi de: V0 = 3m/s → S0 = 0 → a = 2m/s² → S = 4 m S = S0 + V0t + at²/2 → 4 = 0 + 3t + 2t²/2 → 4 = 3t + t² → t² + 3t - 4 =0 x² + 3x – 4 = 0 Tempo igual a 1 s. EQUAÇÃO DE TORRICELLI: Existem casos em que temos informações sobre a trajetória do corpo, mas não temos como saber há quanto tempo ele está em movimento. Assim, ao unirmos as duas funções horárias, temos: S = S0 + V0t + at²/2 V = V0 + at → t = (V – V0)/a V² - V0² = 2aS Esta é a Equação de Torricelli para o Movimento Uniformemente Variado (MUV) e descreve a velocidade de um corpo em função da sua trajetória. Perceba que precisamos saber a orientação da trajetória para saber se a velocidade será positiva ou negativa. https://www.infoescola.com/fisica/equacao-de-torricelli/ 1- (Uneb-BA) Uma partícula, inicialmente a 2 m/s, é acelerada uniformemente e, após percorrer 8 m, alcança a velocidade de 6 m/s. Nessas condições, sua aceleração, em metros por segundo ao quadrado, é: V0 = 2m/s S = 8 m V = 6 m/s V² - V0² = 2aS 6² - 2² = 2*a*8 → 36 – 4 = 16a → 32 = 16a → a = 32/16 a= 2 m/s² Qual o tempo de aceleração? S = S0 + V0t + at²/2 → cairia em uma função de 2º grau V = V0 + at 6 = 2 + 2t → 6 – 2 = 2t → 4= 2t → 4/2 =t → t=2 segundos 2- (UEPI) Um corpo é abandonado de uma altura de 20 m num local onde a aceleração da gravidade da Terra é dada por g = 10 m/s2. Desprezando o atrito, o corpo toca o solo com velocidade: V0 = zero S0= zero S = 20 m a = g = 10 m/s² V² - V0² = 2aS V² - 0² = 2*10*20 → V² = 400 V = 20m/s 3- Um trem trafegando a 90 Km/h reduz sua velocidade com uma desaceleração de 6,25 m/s2 até parar completamente. Calcule o tempo que o trem leva para parar e o deslocamento: V = V0 + at (1) S = S0 + V0t + at²/2 (2) V² - V0² = 2aS (3) 4- Um objeto é solto do 10 andar de um prédio, a 30 metros de altura. Sabendo que a aceleração da gravidade é de 10 m/s², qual a velocidade e o tempo de chegada no solo? V0 = 0 H = 30 m = S g = 10 m/s² V =? V = V0 + at (1) S = S0 + V0t + at²/2 (2) V² - V0² = 2aS (3) 5- Uma bomba é solta de um avião a 400 metros de altitude. Sabendo que a aceleração a gravidade é de 10 m/s², calcule a velocidade e o tempo de chegada no solo. 6- Uma pedra é lançada verticalmente para cima com uma velocidade de 30 m/s a partir do solo. Sabendo que a aceleração da gravidade é de 10 m/s², calcule a maior altitude alcançada pela pedra e o tempo que a pedra leva para retornar ao solo. Aceleração NEGATIVA 7- Uma pedra é lançada verticalmente para cima com uma velocidade de 30 m/s a partir de 10 metros de altura. Sabendo que a aceleração da gravidade é de 10 m/s², calcule a maior altitude alcançada pela pedra, o tempo que a pedra leva para retornar ao solo e a velocidade de chegada. Para que serve a matemática? Com o MRU - MOVIMENTO RETILINEO UNIFORME? A equação do espaço é igual a “ y=b + ax “ Com o MUV - MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO? V² - V0² = 2aS Equação do espaço é igual a “ y=c + bx + ax2 “ Uma ave migratória consegue voar enormes distâncias. Suponha que ela consiga voar com velocidade constante de 10 m/s durante o período de uma semana. Qual terá sido a distância, em quilômetros, percorrida pela ave durante esse período? 1 semana = 7 dias = 7 * 24 horas = 7*24*3600 seg. = 604.800 seg V = S/t → S = V* t = 10* 604.800 = 6.048.000 metros Ou 6.048 Km No instante de tempo t0, um corpo encontra-se na posição 3 m com relação a um sistema de referência, movendo-se com uma velocidade de 10 m/s. A alternativa que representa corretamente a função horária da posição desse móvel é: S = S0 + Vt a) S = 3 + 10t b) S =10 + 3t c) S = 3t + 5t² d) S = 10t + 3t² Sobre dois móveis A e B cujas funções horárias são SA = 15 + 20t e SB = 20 – 5t, são feitas as seguintes afirmações: I – O móvel A descreve um movimento acelerado II – O móvel B descreve um movimento retrógrado. III – A velocidade de A é 10 m/s. IV – Nos instantes iniciais, A e B se aproximam a cada segundo. São verdadeiras: a) I e IV. b) II e III. c) II e IV. d) III e IV. Dois carros, A e B, movem-se em uma pista retilínea com velocidades constantes de 20 m/s e 30 m/s, respectivamente. Sabendo que o carro A se encontra 100 m à frente do carro B, pergunta se haverá encontro entre os dois carros. Caso positivo, onde será o encontro (em que marco quilométrico será o encontro). VA = 20 m/s VB = 30 m/s S0A = 100 m S0B = zero SA = S0A + VAt → SA = 100 + 20t SB = S0B + VBt → SB = 0 + 30t → SB = 30t O encontro será onde SA = SB 100 + 20t = 30 t 100 = 30t – 20t → 100 = 10t → t = 10 seg. Local de encontro → SB = 30t → S = 30*10 → S = 300 metros SA = 100 + 20t → SA = 100 + 20t = 100 + 20*10 = 300 metros Em um dia normal, um veículo gasta 5 minutos para atravessar uma ponte, movendo-se a uma velocidadeconstante de 20 m/s. Com base nos dados apresentados, calcule a extensão dessa ponte, em km. (UFTPR) Um navio de pesquisa equipado com SONAR está mapeando o fundo do oceano. Em determinado local, a onda ultrassonora é emitida e os detectores recebem o eco 0,6 s depois. Sabendo que o som se propaga na água do mar com velocidade aproximada de 1500 m/s, assinale qual é a profundidade, em metros, do local considerado. Na pista de testes de uma montadora de automóveis, foram feitas medições do comprimento da pista e do tempo gasto por um certo veículo para percorrê-la. Os valores obtidos foram, respectivamente, 1030 m e 25,0 s. Levando-se em conta a precisão das medidas efetuadas, é correto afirmar que a velocidade média desenvolvida pelo citado veículo foi, em m/s, de:
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