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FÍSICA-MECÂNICA 1 Julio Cesar Souza Almeida, Mecânica, Volume 01. MECÂNICA FÍSICA MECÂNICA | 2 Julio Cesar...By JC Olá caro aluno, esse material foi criado com o intúito de auxiliá-lo durante as aulas, trata-se somente de uma coletânea de exercícios, não contendo teoria aprofundada. Fica registrado que o uso do livro didático é fundamental para o seu aprendizado, nosso material é de uso paradidático, ou seja ele vem como suporte para aprofundamento dos tópicos. É importante ressaltar que nada substitui o livro didático, com as inumeras leituras que você fará nele. No material encontraremos uma vasta quantidade de questões que poderão ser resolvidas durante as aulas ou em sua casa. Os exercícios básicos são fundamentais para seu desenvolvimento, neles vocês poderão rever toda a teoria discutida em sala com o professor, além de tornar sólido o seu conhecimento. Faça as questões básicas para avançar para as questões complementares, nessa sessão você encontrará exercícios de nível médio e um pouco mais difíceis. As questões do Exame Nacional do Ensino Médio, foram diluidas ao longo do material. É de suma importância a solução de todas essas questões para você se preparar para esse tipo de prova externa. Lembre-se uma coisa é você entender as explicações do professor, outra coisa é você ter seu próprio raciocinio para a resolução das questões. O suporte para resolução dos exercícios é baseada na aula do professor, então preste atenção durante as aulas. O que é Física? A palavra física deriva de phisiké, em grego significa natureza. A física é o estudo dos fenômenos da natureza. Podemos dizer que ela é a base de todas as Engenharias e de toda a tecnologia existente em nosso humilde planeta. A física é dividida em diversos ramos: Mêcanica Calorimetria Óptica Ondulatória Eletricidade magnetismo Mecânica A mecânica é o estudo do movimento dos corpos e suas aplicações. pt.dreamstime.com A mecânica é subdividida em, Cinemática Dinâmica Estática Hidrostática Gravitação FÍSICA MECÂNICA DIVIRTASSE!!! FÍSICA É TUDO!!! https://pt.dreamstime.com/imagens-de-stock-royalty-free-vector-as-engrenagens-image6286289 FÍSICA MECÂNICA | 3 FÓRMULA DO SUCESSO www.receitadevovo.com.br Costumo dizer que resolver exercícios de física, matemática e química, são bem parecidos. É como fazer um bolo, se você nunca fez um bolo e nunca entrou em uma cozinha provavelmente se for fazer de qualquer jeito, certamente seu bolo vai dar errado. Da mesma forma se você quizer acertar os exercícios das disciplinas que mencionei acima, basta seguir a receita que vou te passar. 1º Leia atentamente o enunciado e observe as informações importantes, destaque o comando da questão. 2º Extração de todos os dados. 3º Destaque as fórmulas que vai usar. 4º Substitua os dados na fórmula utilizada. 5º Faça os cálculos, passo a passo. 6º Destaque sua resposta. Lembre-se: Toda vez que você pular um desses passos, seu bolo pode dar errado. Talves quando você for um cozinheiro experimente, possa fazer a sua própria receita, por enquanto siga as instruções acima a risca. Se quizer fazer a mesma foto daquele pessoal ali em cima, então siga a receita. http://www.receitadevovo.com.br/receitas/bolo-de-liquidificador-fofinho FÍSICA-MECÂNICA 1 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES E MEDIDAS (SI) A palavra “medir” indica uma comparação com uma grandeza padrão. A necessidade da padronização das medidas no mundo e da criação de um sistema mais preciso deram origem ao Sistema Métrico Decimal em 1791. Mais tarde o mesmo foi substituído pelo (SI) - conhecido por nós como Sistema Internacional de Unidades. Abaixo temos a tabela de convenção. Unidade Símbolo Grandeza metro m comprimento quilograma kg massa segundo s tempo ampère A corrente elétrica Kelvin K temperatura termodinâmica mol mol quantidade de matéria candela cd intensidade luminosa EXERCÍCIOS BÁSICOS 01. A tabela mostra alguma medidas, preencha o valor no SI. Objeto medido Medida SI a) Comprimento de um ladrilho 17,5 cm b) Altura mínima de um policial 165 cm c) Comprimento de um colchão 1900 mm d) Percurso da Maratona 42,195 km e) Pescoço de um lutador de boxe 543 mm 02. Transforme as unidades para o SI. a) 3 km = ___________ m b) 12 mm = ___________ m c) 4 cm = ___________ m d) 3,5 dm = __________ m e) 7,23 m = _________ m f) 98 cm = __________ m g) 7,2 km = _________ m h) 6,5 hm = __________ m i) 33 dam = ___________ m 03. Quanto vale em metros: a) 3,6 km + 450 m = b) 6,8 hm - 0,34 dam c) 16 dm + 54,6 cm + 200mm d) 2,4 km + 82 hm + 12,5 dam e) 82,5 hm + 6 hm 04 A tabela mostra alguma medidas, preencha o valor no SI. Objeto medido Medida SI A) Massa de um livro 370 g B) Massa de um lutador 95600 g C) Massa de um saco de ração 22 hg D)Massa de um comprimido 3 g E) Massa de uma melância 430 dag 05. Complete: a) 0,5 h =_________ s b) 45 min =__________ s c) 2,0 h =_________ s d) 10h =__________ s e) 3,0 h =_________ s f) 20 min =__________ s g) 1/4 h =_________ s h) 1dia =__________ s FÍSICA MECÂNICA | 5 Curiosidade!! Alguns acreditam que a medida original do pé inglês era a do rei Henrique I da Inglaterra, que tinha um pé de 30,48 cm. Ele desejava padronizar a unidade de comprimento na Inglaterra. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9_(unidade) i) 24 min =_________ s j) 30 min =__________ s k) 2,5 min =_________ s l) 1min e 40s =__________ s m) 5 min =_________s n) ¾ h =__________ s EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1. As Dimensoes de um campo de Futebol Nesta imagem podemos observar um campo de Futebol com as dimensões oficiais, ou seja, com as medidas necessárias para se poder realizar um jogo oficial de Futebol de 11. O Perímetro é a medida do contorno de um objeto bidimensional, ou seja, a soma de todos os lados de uma figura geométrica. Com base nessas informações o perímetro do campo de futebol no SI é de, a) 120m b) 170m c)220m d) 240m e) 340m 2. Os elefantes são os maiores mamíferos terrestres sobreviventes de uma extensa radiação no período eoceno. Os mamutes e mastodontes também tinham sobrevivido, mas já foram extintos. O elefante africano é o maior deles, medindo entre 7 e 8 metros de cabeça e corpo e 4 metros de altura. As orelhas são enormes e podem alcançar metade da altura do indivíduo. Eles podem chegar a “pesar” 7 toneladas. A longa e flexível tromba apresenta dois "dedos" na ponta e pode pesar até 200 Kg Com base no texto, qual a massa do elefante no SI. a) 700Kg b) 7000Kg c) 200Kg d) 200Kg e) 900Kg 3. (Vunesp-SP) O intervalo de tempo de 2,4 minutos equivale, no Sistema Internacional de unidades (SI), a, a)24 segundos b)124 segundos c)144 segundos d)160 segundos e)240 segundos GABARITO 1E 2B 3C https://pt.wikipedia.org/wiki/Henrique_I_da_Inglaterra https://pt.wikipedia.org/wiki/Medida_(f%C3%ADsica) https://pt.wikipedia.org/wiki/Objeto_bidimensional https://pt.wikipedia.org/wiki/Objeto_bidimensional FÍSICA MECÂNICA | 6 NOTAÇÃO CIENTÍFICA. Para facilitar a expressão de medições que sejam múltiplos muito grandes ou frações muito pequenas das grandezas fundamentais do SI, é utilizada a notação científica. Essa notação é muito útil, pois trabalhamos com numeros muito grandes ou pequenos, como exemplo da figura abaixo que foi extraida de um livro de Biologia. Nesta notação,qualquer número é escrito como o produto de um número entre 1 e 10 e uma potência apropriada de 10. EXERCÍCIOS BÁSICOS 01. Expressar em notação científica os números abaixo. a) 60000 = b) 30000 = c) 0,0002 = d) 0,0008 = e) 0,06 = f) 6700 = 02. Expressar em notação científica os números abaixo. a) 123.200.000 ........................................... b) 0,00000231............................................. c) 931.462.000.000 .................................... d) 0,0087..................................................... e) 723.000 .................................................. f) 0,000000000892...................................... g) 4.532.000.000 ......................................... h) 0,000351.................................................. 03. Transforme para notação científica a) b) c) FÍSICA MECÂNICA | 7 SE LIGA NO ENEM!!! 01. (MODELO ENEM) Uma cozinheira comprou 2,5 kg de arroz, 1,8 kg de batata, 250 g de mussarela, 780 g de presunto e 3 kg de farinha. Qual o total de massa comprado? a) 8000g b) 8,33 kg c) 85.55 kg d) 875g 02. (MODELO ENEM) Um motorista, partindo de uma cidade A deverá efetuar a entrega de mercadorias nas cidades B, C e D. Para calcular a distância que deverá percorrer consultou um mapa indicado na figura, cuja escala é 1:3000000, isto é, cada centímetro do desenho corresponde a 30 quilômetros no real. Então, para ir de A até D ele irá percorrer um total de: (a) 180 km (b) 360 km (c) 400 km (d) 520 km 03. (MODELO ENEM) Uma estrada tem comprimento de 1275 Km. Qual o seu comprimento em metros ? a) 1,275x106 m b) 1,275x105 m c) 12,75x106 m d) 1,275x103 m 04. (MODELO ENEM) A distância da Terra e a Lua é de aproximadamente 384 000 km. Um sinal luminoso emitido da Terra atinge a Lua após 0,0211 minutos. Estes dois números expressos em notação científica ficam, respectivamente: a) 3,84.10 5 km e 2,11.10 –2 minutos. b) 38,4.10 7 km e 2,11.10 –2 minutos. c) 3,84.10 8 km e 21,1.10 –2 minutos. d) 38,4.10 –8 km e 2,11.10 2 minutos. A TRANFERÊNCIA DE INFORMAÇÕES Pesquisas atuais no campo das comunicações indicam que as "infovias" (sistemas de comunicações entre redes de computadores como a INTERNET, por exemplo) serão capazes de enviar informação através de pulsos luminosos transmitidos por fibras ópticas com a freqüência de 100.000.000.000 pulsos/segundo. Na fibra óptica a luz se propaga com velocidade de 200.000.000 m/s. 05. (MODELO ENEM) Com base no texto anterior, qual a notação científica da freqüência dos pulsos luminosos e da velocidade da luz na fibra óptica? a) 1x1011 e 2x108 b) 1x1011 e 2x10-8 c) 1x10-11 e 2x10-8 d) 1x10-11 e 2x108 06. (MODELO ENEM) Uma pessoa vai ao açougue e compra 5 kg de carne para fazer um churrasco e esta mesma pessoa gasta 5400 segundos na fila do banco. Podemos expressar estas grandezas, massa e tempo, em múltiplos ou sub-múltiplos das unidades pertencentes ao Sistema Internacional. Marque a ÚNICA alternativa que corresponde à transformação CORRETA : a) 500 g e 1 hora. b) 5000 g e 150 minutos. c) 0,5 g e 600 minutos d) 5000 g e 1 hora e meia. Disponível em: http://www.supletivounicanto.com.br/docs/listas/medio/fisica/Fisic a_1o_Ano_Conceitos_Basicos.pdf GABARITO 1B 2B 3A 4A 5A 6D FÍSICA MECÂNICA | 8 REFERENCIAL "Um corpo está em repouso quando a distância entre este corpo e o referencial não varia com o tempo. Um corpo está em movimento quando a distância entre este corpo e o referencial varia com o tempo." QUESTÕES 1. Um ônibus está andando à velocidade de 40 km/h. Seus passageiros estão em movimento ou repouso? Por que? 2. Uma pessoa, em um carro, observa um poste na calçada de uma rua, ao passar por ele. O poste está em repouso ou em movimento? Explique. 3. Considere o livro que você está lendo. A) Ele está em repouso em relação a você? B) E em relação a um observador no Sol? 4. Quando escrevemos no caderno, a caneta que usamos está em: A) Movimento em relação a que? B) Repouso em relação a que? 5. Se dois carros movem-se sempre um ao lado do outro, pode-se afirmar que um está parado em relação ao outro? TRAJETÓRIA "Trajetória é a linha determinada pelas diversas posições que um corpo ocupa no decorrer do tempo." QUESTÕES 1. Sobre o chão de um elevador coloca-se um trenzinho de brinquedo, em movimento circular. O elevador sobe com velocidade constante. Que tipo de trajetória descreve o trenzinho, em relação: A) Ao elevador? B) Ao solo? 2. Um avião em vôo horizontal abandona um objeto. Desenhe a trajetória que o objeto descreve nos seguintes casos: A) Tomando como referencial uma casa fixa à Terra. B) Tomando como referencial o avião? DESLOCAMENTO 12 sss s = deslocamento (m) s2 = posição final (m) s1 = posição inicial (m) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um carro parte do km 12 de uma rodovia e desloca- se sempre no mesmo sentido até o km 90. Determine o deslocamento do carro. 2. Um automóvel deslocou-se do km 20 até o km 65 de uma rodovia, sempre no mesmo sentido. Determine o deslocamento do automóvel. 3. Um caminhão fez uma viagem a partir do km 120 de uma rodovia até o km 30 da mesma. Qual foi o deslocamento do caminhão? FÍSICA MECÂNICA | 9 4. Um carro vai do km 40 ao km 70. Determine: A) a posição inicial e a posição final. B) O deslocamento entre as duas posições. 5. Um carro retorna do km 100 ao km 85. Determine: A) a posição inicial e a posição final. B) O deslocamento entre as duas posições. QUESTÕES 6. Um carro tem aproximadamente 4m de comprimento. Se ele fizer uma viagem de 50km em linha reta, ele poderá ser considerado um ponto material? Por que? 7. Dê um exemplo onde você possa ser considerado um ponto material e outro onde você possa ser considerado um corpo extenso. SE LIGA NO ENEM!!! 01. (ENEM/2007) Uma equipe de paleontólogos descobriu um rastro de dinossauro carnívoro e nadador, no norte da Espanha. O rastro completo tem comprimento igual a 15 metros e consiste de vários pares simétricos de duas marcas de três arranhões cada uma, conservadas em arenito. O espaço entre duas marcas consecutivas mostra uma pernada de 2,5 metros. O rastro difere do de um dinossauro não-nadador: “são as unhas que penetram no barro — e não a pisada —, o que demonstra que o animal estava nadando sobre a água: só tocava o solo com as unhas, não pisava”, afirmam os paleontólogos. Qual dos seguintes fragmentos do texto, considerado isoladamente, é variável relevante para se estimar o tamanho do dinossauro nadador mencionado? (A) “O rastro completo tem 15 metros de comprimento” (B) “O espaço entre duas marcas consecutivas mostra uma pernada de 2,5 metros” (C) “O rastro difere do de um dinossauro não nadador” (D) “são as unhas que penetram no barro — e não a pisada” (E) “o animal estava nadando sobre a água: só tocava o solo com as unhas” 02 - (UFC CE-MODELO ENEM) A figura ao lado mostra o mapa de uma cidade em que as ruas retilíneas se cruzam perpendicularmente e cada quarteirão mede 100 m. Você caminha pelas ruas a partir de sua casa, na esquina A, até a casa de sua avó, na esquina B. Dali segue até sua escola, situada na esquina C. A menor distância que você caminha e a distância em linha reta entre sua casa e a escola são, respectivamente: FÍSICA MECÂNICA | 10 a) 1800 m e 1400 m. b) 1600 m e 1200 m. c) 1400 m e1000 m. d) 1200 m e 800 m. e) 1000 m e 600 m. 03. (PUC SP – MODELO ENEM) Leia com atenção a tira da Turma da Mônica mostrada abaixo e analise as afirmativas que se seguem, considerando os princípios da Mecânica Clássica. TURMA DA MÔNICA / Maurício Souza I. Cascão encontra-se em movimento em relação ao skate e também em relação ao amigo Cebolinha. II. Cascão encontra-se em repouso em relação ao skate, mas em movimento em relação ao amigo Cebolinha. III. Em relação a um referencial fixo fora da Terra, Cascão jamais pode estar em repouso. Estão corretas a) apenas I b) I e II c) I e III d) II e III e) I, II e III 04 - (UERJ- MODELO ENEM) Um avião se desloca com velocidade constante, como mostrado na figura: Ao atingir uma certa altura, deixa-se cair um pequeno objeto. Desprezando-se a resistência do ar, as trajetórias descritas pelo objeto, vistas por observadores no avião e no solo, estão representadas por: GABARITO 01B 02C 03D 04C FÍSICA MECÂNICA | 11 VELOCIDADE MÉDIA t s vm 12 sss 12 ttt vm = velocidade média (unidade: m/s, km/h) s = deslocamento (m) t = tempo (s, h) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Quando o brasileiro Joaquim Cruz ganhou a medalha de ouro nas Olimpíadas de Los Angeles, correu 800m em 100s. Qual foi sua velocidade média? 2. Um nadador percorre uma piscina de 50m de comprimento em 25s. Determine a velocidade média desse nadador. 3. Suponha que um trem-bala, gaste 3 horas para percorrer a distância de 750 km. Qual a velocidade média deste trem? 4. Um automóvel passou pelo marco 30 km de uma estrada às 12 horas. A seguir, passou pelo marco 150 km da mesma estrada às 14 horas. Qual a velocidade média desse automóvel entre as passagens pelos dois marcos? 5. Um motorista de uma transportadora recebeu seu caminhão e sua respectiva carga no km 340 de uma rodovia às 13 horas, entrou a carga no km 120 da mesma rodovia às 16 horas. Qual foi a velocidade média desenvolvida pelo caminhão? 6. No verão brasileiro, andorinhas migram do hemisfério norte para o hemisfério sul numa velocidade média de 25 km/h . Se elas voam 12 horas por dia, qual a distância percorrida por elas num dia? 7. Uma pessoa, andando normalmente, desenvolve uma velocidade média da ordem de 1 m/s. Que distância, aproximadamente, essa pessoa percorrerá, andando durante 120 segundos? 8. Um foguete é lançado à Lua com velocidade constante de 17500 km/h, gastando 22 horas na viagem. Calcule, com esses dados, a distância da Terra à Lua em quilômetros. 9. Um trem viaja com velocidade constante de 50 km/h. Quantas horas ele gasta para percorrer 200 km? 10. Uma motocicleta percorre uma distância de 150 m com velocidade média de 25 m/s. Qual o tempo gasto para percorrer essa distância? 11. Se um ônibus andar à velocidade de 50 km/h e percorrer 100 km, qual será o tempo gasto no percurso? QUESTÕES 12. Faça uma comparação entre as velocidades médias de: pessoas em passo normal, atletas, animais, aviões, trens e foguetes. 13. Como você faria para calcular a velocidade média de uma pessoa que caminha pela rua? 14. Qual a diferença entre velocidade instantânea e velocidade média? FÍSICA MECÂNICA | 12 TRANSFORMAÇÃO DA VELOCIDADE "Para transformar uma velocidade em km/h para m/s, devemos dividir a velocidade por 3,6. Para transformar uma velocidade em m/s para km/h, devemos multiplicar a velocidade por 3,6." EXERCÍCIOS BÁSICOS 01. Faça uma estimativa da velocidade dos veículos abaixo em m/s. a) b) c) 02. Transforme as velocidades abaixo para Km/h. a) b) c) d) LEMBRE-SE O ponteiro do velocímetro nos fornece a velocidade instantânea do veículo. A velocidade média é a razão entre o espaço percorrido e o tempo. FÍSICA MECÂNICA | 13 e) 3. Transforme para m/s. a) b) C) EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1. Assinale a alternativa correta: a) Um móvel pode ser considerado um ponto material num movimento e não ser no outro b) A Terra é um ponto material c) Uma formiga é um ponto material d) Um grande ônibus é um corpo extenso 2. Considere a seguinte situação: um ônibus movendo-se numa estrada e duas pessoas: Uma (A) sentada no ônibus e outra (B) parada na estrada, ambas observando uma lâmpada fixa no teto do ônibus. "A" diz: A lâmpada não se move em relação a mim, uma vez que a distância que nos separa permanece constante. "B" diz: A lâmpada está em movimento uma vez que ela está se afastando de mim. a)"A" está errada e "B" está certa b)"A" está certa e "B" está errada c)Ambas estão erradas d)Cada uma, dentro do seu ponto de vista, está certa 3. (Unisa-SP) Um trem de carga de 240 m de comprimento, que tem a velocidade constante de 72 km/h gasta 0,5 min para atravessar completamente um túnel. O comprimento do túnel é de: a) 200 m. b) 250 m. c) 300 m. d) 360 m. e) 485 m. 4. (Faap ) A velocidade de um avião é de 360km/h. Qual das seguintes alternativas expressa esta mesma velocidade em m/s? a) 360.000 m/s b) 600 m/s c) 1.000 m/s d) 100 m/s FÍSICA MECÂNICA | 14 5. (Uel ) Um carro percorreu a metade de uma estrada viajando a 30km/h e, a outra metade da estrada a 60km/h. Sua velocidade média no percurso total foi, em km/h, de a) 60 b) 54 c) 48 d) 40 e) 30 6. (G1) Após uma chuva torrencial as águas da chuva desceram o rio A até o rio B, percorrendo cerca de 1.000km. Sendo de 4km/h a velocidade média das águas, o percurso mencionado será cumprido pelas águas da chuva em aproximadamente: a) 20 dias. b) 10 dias. c) 28 dias. d) 12 dias. e) 4 dias. 7. (UCSal - BA) Um vagão está em movimento retilíneo com velocidade escalar constante em relação ao solo. Um objeto se desprende do teto desse vagão. A trajetória de queda desse objeto, vista por um passageiro que está sentado nesse vagão, pode ser representada pelo esquema: 8.(Ufes) Um objeto é solto de um aparelho ultraleve que se desloca, paralelamente ao solo, a baixa altura, com uma velocidade constante. Desprezando a resistência do ar, a representação gráfica da trajetória do objeto em relação ao solo é 9. (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: a) o observador A vê a bola se mover verticalmente para cima e cair nas mãos do garoto. b) o observador B vê a bola descrever uma espiral e cair nas mãos do garoto. c) os dois observadores vêem a bola se mover numa mesma trajetória. d) o observador B vê a bola se mover verticalmente para cima e cair atrás do garoto. e) o observador A vê a bola descrever uma parábola e cair atrás do garoto. 10. (UEL-PR) Um homem caminha com velocidade VH = 3,6 km/h, uma ave com velocidade VA = 30 m/min e um inseto com VI = 60 cm/s. Essas velocidades satisfazem a relação: a) VI > VH > VA. b) VA > VI > VH. c) VH > VA > VI. d) VA > VH > VI. e) VH > VI > VA. FÍSICA MECÂNICA | 15 11. (Vunesp) Numa corrida de automóveis, a vantagem do primeiro para o segundo colocado é de 10 s. Se nessa corrida a velocidade média dos automóveis é de cerca de 270 km/h, pode-seavaliar a distância entre esses automóveis em: a) 250 m. b) 380 m. c) 550 m. d) 750 m. e) 1250 m. 12. (FCM-MG) Numa maratona, o carro de filmagem que acompanha uma corredora mantém uma velocidade média de 18 km/h. Se o comprimento de cada passo da atleta é, em média, 1,2 m, o tempo de cada passada é de: a) 0,15 s. b) 0,24 s. c) 0,54 s. d) 1,5 s. 13. (UEL-PR) Em 1984, o navegador Amyr Klink atravessou o Oceano Atlântico em um barco a remo, percorrendo a distância de, aproximadamente, 7000 km em 100 dias. Nessa tarefa, sua velocidade média foi, em km/h, igual a: a) 1,4. b) 2,9. c) 6,0. d) 7,0. e) 70. 14. (Mackenzie-SP) Num trecho de 500 m, um ciclista percorreu 200 m com velocidade de 72 km/h e o restante com velocidade constante de 10 m/s. A velocidade escalar média do ciclista no percurso todo foi: a) 29 km/h. b) 33 km/h. c) 36 km/h. d) 40 km/h. e) 45 km/h. 15. Os dois automóveis A e B realizam movimento retilíneo e uniforme. Sabe-se que a velocidade de A vale 10 m/s e que colide com B no cruzamento C. A velocidade de B é igual a: a) 2 m/s. b) 4 m/s. c) 6 m/s. d) 8 m/s. e) 10 m/s. 16. Um automóvel percorre uma estrada retilínea AB, onde M é o ponto médio, sempre no mesmo sentido. A velocidade média no trecho AM é de 100 km/h e no trecho MB é de 150 km/h. A velocidade média entre os pontos A e B vale: a) 100 km/h. b) 110 km/h. c) 120 km/h. d) 130 km/h. e) 150 km/h. 17. (UFMG) Giba, numa partida de vôlei, deu uma cortada na qual a bola partiu com uma velocidade escalar de 126 km/h. Sua mão golpeou a bola a 3,0 m de altura, sobre a rede, e ela tocou o chão do adversário a 4,0 m da base da rede, como mostra a figura. Nessa situação pode- se considerar, com boa aproximação, que o movimento da bola foi retilíneo e uniforme. Considerando-se essa aproximação, pode-se afirmar que o tempo decorrido, em segundos, entre o golpe do jogador e o toque da bola no chão é de: a) 2/63. b) 5/126. c) 7/35. d) 4/35. e) 1/7. FÍSICA MECÂNICA | 16 GABARITO 1.a 2.d 3.d 4.e 5.d 6.b 7.c 8.b 9.a 10.e 11.d 12.b 13.b 14.e 15.c 16.c 17.e SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UNIFAP AP-MODELO ENEM) Tsunami é uma série de ondas marítimas geradas por qualquer distúrbio brusco e em larga escala que ocorra nos oceanos. A maior parte dos tsunamis é gerada por maremotos, mas eles também podem ser causados por erupções vulcânicas, deslizamentos de terra e impactos de meteoros. O fenômeno muitas vezes é chamado de ondas de maré, mas as marés nada têm a ver com a formação dos tsunamis. A figura abaixo apresenta a evolução do tsunami ocorrido em dezembro de 2004, no Oceano Índico, mostrando o alcance da onda, a cada hora, desde que ela foi formada no epicentro do terremoto. A cidade de Madras, capital do Estado de Tamil Nadu, na Índia, situada, aproximadamente, a 1920 km do epicentro do terremoto, foi severamente castigada pela ação devastadora do tsunami. Com os dados da figura acima e supondo, com boa aproximação, que a velocidade da onda seja constante, com que velocidade (em km/h) a onda atingiu Madras? a)545 b)640 c)1250 d)3400 e)5760 2. (ENEM/2002) As cidades de Quito e Cingapura encontram-se próximas à linha do equador e em pontos diametralmente opostos no globo terrestre. Considerando o raio da Terra igual a 6370 km, podese afirmar que um avião saindo de Quito, voando em média 800 km/h, descontando as paradas de escala, chega a Cingapura em aproximadamente (A) 16 horas. (B) 20 horas. (C) 25 horas. (D) 32 horas. (E) 36 horas. 03. (ENEM-2012) Uma empresa de transportes precisa efetuar a entrega de uma encomenda o mais breve possível. Para tanto, a equipe de logística analisa o trajeto desde a empresa até o local da entrega. Ela verifica que o trajeto apresenta dois trechos de distâncias diferentes e velocidades máximas permitidas diferentes. No primeiro trecho, a velocidade máxima permitida é de 80km/h e a distância a ser percorrida é de 80km. No segundo trecho, cujo comprimento vale 60km, a velocidade máxima permitida é 120km/h.Supondo que as condições de trânsito sejam favoráveis para que o veículo da empresa ande continuamente na velocidade máxima permitida, qual será o tempo necessário, em horas, para a realização da entrega? A) 0,7 B) 1,4 C) 1,5 D) 2,0 E) 3,0 04. (ENEM-2016) O veículo terrestre mais veloz já fabricado até hoje é o Sonic Wind LSRV, que está sendo preparado para atingir a velocidade de 3 000 km/h. Ele é mais veloz do que o Concorde, um dos aviões de passageiros mais rápidos já feitos, que alcança 2 330 km/h. BASILIO, A. Galileu, mar. 2012 (adaptado). Para percorrer uma distância de 1 000 km, o valor mais próximo da diferença, em minuto, entre os tempos gastos pelo Sonic Wind LSRV e pelo Concorde, em suas velocidades máximas, é A) 0,1. B) 0,7. C) 6,0. D) 11,2. E) 40,2. GABARITO 1B 2C 3C 4C FÍSICA MECÂNICA | 17 MOVIMENTO UNIFORME (movimento com velocidade constante) S = S0 + vt s = posição em um instante qualquer (m) s0 = posição inicial (m) v = velocidade (m/s, km/h) t = tempo (s, h) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Uma bicicleta movimenta-se sobre uma trajetória retilínea segundo a função horária s=10+2t (no SI). Pede-se: A) sua posição inicial; B) sua velocidade. 2. A posição de um móvel varia com o tempo, obedecendo à função horária s = 30 + 10t, no S.I. Determine a posição inicial e a velocidade do móvel. 3. Uma partícula move-se em linha reta, obedecendo à função horária s = -5 + 20t, no S.I. Determine: A) a posição inicial da partícula; B) a velocidade da partícula; C) a posição da partícula no instante t = 5 s. 4. Um móvel movimenta-se de acordo com a função horária s = 20 + 4 t, sendo a posição medida em metros e o tempo, em segundos. Determine sua posição depois de 10 segundos. 5. Um ponto material movimenta-se sobre uma trajetória retilínea segundo a função horária s = 10 + 2t (no SI). Determine o instante em que o ponto material passa pela posição 36 m? 6. Um ponto material movimenta-se segundo a função horária s = 8 + 3t (no SI). Determine o instante em que o ponto material passa pela posição 35 m. 7. Um móvel passa pela posição 10 m no instante zero (t0 = 0) com a velocidade de +5 m/s. Escreva a função horária desse movimento. 8. Um móvel movimenta-se sobre uma trajetória retilínea, no sentido da trajetória, com velocidade constante de 2 m/s. Sabe-se que no instante inicial o móvel se encontra numa posição a 40 m do lado positivo da origem. Determine a função horária das posições para este móvel. QUESTÕES 9. Como podemos identificar um movimento uniforme? 10. Uma pessoa lhe informa que um corpo está em movimento retilíneo uniforme. O que está indicando o termo "retilíneo"? O que indica o termo "uniforme"? 11. Movimentos uniformes ocorrem no nosso dia-a-dia e na natureza. Observe o ambiente e identifique dois exemplos desse tipo de movimento. EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 12. Um móvel obedece a função horária s = 5 + 2t (no S.I). A) Determine a posição do móvel quando t = 7 s. B) Em que instante o móvel passa pela posição s = 25 m? 13. A função horária s = 50 - 10t (no S.I) é válida para o movimento de um ponto material. A) Determine em que instante o ponto material passa pela origem da trajetória. B) Determine a posição quando t = 10 s. 14. O movimento de uma pedra lançada verticalmente para cima é uniforme? 15. Um pêndulo realiza um movimento uniforme? FÍSICA MECÂNICA| 18 ENCONTRO DE DOIS MÓVEIS EM MU "Para determinar o instante em que dois móveis se encontram devemos igualar as posições dos móveis. Substituindo o instante encontrado, numa das funções horárias, determinaremos a posição onde o encontro ocorreu." 1. Dois móveis, A e B, movimentam-se de acordo com as equações horárias sA = -20 + 4t e sB = 40 + 2t, no S.I. Determine o instante e a posição de encontro dos móveis. 2. Dois móveis, A e B, movimentam-se de acordo com as equações horárias sA = 10 + 7t e sB = 50 - 3t, no S.I. Determine o instante e a posição de encontro dos móveis. 3. Dois móveis percorrem a mesma trajetória e suas posições em função do tempo são dadas pelas equações: sA = 30 - 80t e sB = 10 + 20t (no SI). Determine o instante e a posição de encontro dos móveis. 4. Dois móveis A e B caminham na mesma trajetória e no instante em que se dispara o cronômetro, suas posições são indicadas na figura abaixo. As velocidades valem, respectivamente, 20 m/s e -10 m/s, determine o instante e a posição de encontro dos móveis. 5. Numa noite de neblina, um carro, sem nenhuma sinalização, percorre um trecho retilíneo de uma estrada com velocidade constante de 6 m/s. Em um certo instante, uma moto com velocidade constante de 8 m/s está 12 m atrás do carro. Quanto tempo após esse instante a moto poderá chocar-se com o carro? EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 6. Num dado instante, dois ciclistas estão percorrendo a mesma trajetória, obedecendo às funções horárias s1 = 20 + 2t e s2 = -40 + 3t (SI). Determine o instante e a posição do encontro. 7. Dois corpos se deslocam sobre a mesma trajetória, obedecendo às funções horárias s1 = 3 - 8t e s2 = 1 + 2t (SI). Determine o instante e a posição do encontro. 8. Dois ônibus com velocidade constante de 15 m/s e 20 m/s percorrem a mesma estrada retilínea, um indo ao encontro do outro. Em um determinado instante, a distância que os separa é de 700 m. Calcule, a partir desse instante, o tempo gasto até o encontro. 9. A distância entre dois automóveis num dado instante é 450 km. Admita que eles se deslocam ao longo de uma mesma estrada, um de encontro ao outro, com movimentos uniformes de velocidades de valores absolutos 60 km/h e 90 km/h. Determine ao fim de quanto tempo irá ocorrer o encontro e a distância que cada um percorre até esse instante. QUESTÕES 10. Imagine que você necessite medir o tempo em um experimento mas não tenha um relógio. Proponha uma solução simples para resolver este problema que não implique em comprar um relógio. 11. O que é uma unidade? 12. O que é o Sistema Internacional de Unidades? (SI) FÍSICA MECÂNICA | 19 GRÁFICOS DO MOVIMENTO UNIFORME EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um móvel movimenta-se sobre uma trajetória obedecendo à função horária S = -10 + 10.t no S.I. Construa o gráfico dessa função entre 0 e 4s. 2. Um móvel movimenta-se sobre uma trajetória obedecendo à função horária S = 10 - 2.t no S.I. Construa o gráfico dessa função entre 0 e 5s. 3. Um ponto material movimenta-se segundo a função S = 20 - 4t (SI). Faça o gráfico dessa função no intervalo de tempo, 0 a 5s. 4. Um móvel movimenta-se sobre uma trajetória obedecendo à função horária s = 20.t no S.I. Construa o gráfico dessa função entre 0 e 4s. 5. Um ponto material movimenta-se segundo a função s = 12 - 4t (SI). Faça o gráfico dessa função no intervalo de tempo, 0 a 4s. 6. Uma moto material movimenta-se segundo a função S = 100 - 5t (SI). Faça o gráfico dessa função no intervalo de tempo, 0 a 5s. FÍSICA MECÂNICA | 20 EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1. (Unitau) Uma motocicleta com velocidade constante de 20m/s ultrapassa um trem de comprimento 100m e velocidade 15m/s. A duração da ultrapassagem é: a) 5s. b) 15s. c) 20s. d) 25s. e) 30s. 2. (Unaerp ) Um trem percorre uma via no sentido norte- sul, seu comprimento é 100m, e sua velocidade de 72km/h. Um outro trem percorre uma via paralela no sentido sul-norte com velocidade de 72km/h. Considere o instante t = 0, aquele que os trens estão com as frentes na mesma posição. O tempo que o segundo trem leva para ultrapassar totalmente o primeiro é de 6s. O comprimento do segundo trem é: a) 42 m. b) 58 m. c) 240 m. d) 140 m. e) 100 m. 3. (Unitau) Um automóvel percorre uma estrada com função horária s=-40+80t, onde s é dado em km e t em horas. O automóvel passa pelo km zero após: a) 1,0h. b) 1,5h. c) 0,5h. d) 2,0h. e) 2,5h. 4. (Mackenzie ) Uma partícula descreve um movimento retilíneo uniforme, segundo um referencial inercial. A equação horária da posição, com dados no S.I., é x=-2+5t. Neste caso podemos afirmar que a velocidade escalar da partícula é: a) - 2m/s e o movimento é retrógrado. b) - 2m/s e o movimento é progressivo. c) 5m/s e o movimento é progressivo d) 5m/s e o movimento é retrógrado. e) - 2,5m/s e o movimento é retrógrado. 5. (Fatec) A tabela fornece, em vários instantes, a posição s de um automóvel em relação ao km zero da estrada em que se movimenta. A função horária que nos fornece a posição do automóvel, com as unidades fornecidas, é: a) s = 200 + 30t b) s = 200 - 30t c) s = 200 + 15t d) s = 200 - 15t e) s = 200 - 15t2 6. (Pucsp ) Duas bolas de dimensões desprezíveis se aproximam uma da outra, executando movimentos retilíneos e uniformes (veja a figura). Sabendo-se que as bolas possuem velocidades de 2m/s e 3m/s e que, no instante t=0, a distância entre elas é de 15m, podemos afirmar que o instante da colisão é a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 7. (Fei ) Dois móveis A e B, ambos com movimento uniforme percorrem uma trajetória retilínea conforme mostra a figura. Em t=0, estes se encontram, respectivamente, nos pontos A e B na trajetória. As velocidades dos móveis são vA=50 m/s e vB=30 m/s no mesmo sentido. FÍSICA MECÂNICA | 21 Em qual ponto da trajetória ocorrerá o encontro dos móveis? a) 200 m b) 225 m c) 250 m d) 300 m e) 350 m 8. (Ufrs ) A tabela registra dados do deslocamento x em função do tempo t, referentes ao movimento retilíneo uniforme de um móvel. Qual é a velocidade desse móvel? a) 1/9 m/s b) 1/3 m/s c) 3 m/s d) 9 m/s e) 27 m/s 9. (UFC CE) Uma pessoa passeia durante 30 minutos. Nesse tempo ela anda, corre e também pára por alguns instantes. O gráfico representa a distância (x) percorrida por essa pessoa em função do tempo de passeio (t). 5 10 15 20 25 30 600 1200 1800 2400 x(m) t(min) 1 2 3 4 Pelo gráfico pode-se afirmar que, na seqüência do passeio da pessoa, ela: a) andou (1), correu (2), parou (3) e andou (4). b) andou (1), parou (2), correu (3) e andou (4). c) correu (1), andou (2), parou (3) e correu (4). d) correu (1), parou (2), andou (3) e correu (4). 10. (Ufrrj ) Considere uma aeronave viajando a 900km/h em movimento retilíneo e uniforme na rota Rio-Salvador. Num dado trecho, o tempo médio gasto é de aproximadamente 75 minutos. Entre as alternativas abaixo, a que melhor representa a distância percorrida pela aeronave no determinado trecho é a) 1025 km. b) 675 km. c) 1875 km. d) 975 km. e) 1125 km. 11. (Pucpr ) Dois motociclistas, A e B, percorrem uma pista retilínea com velocidades constantes Va=15 m/s e Vb=10 m/s. No início da contagem dos tempos suas posições são Xa=20m e Xb=300m. O tempo decorrido em que o motociclista Aultrapassa e fica a 100m do motociclista B é: a) 56 s b) 86 s c) 76 s d) 36 s e) 66 s 12. (Pucpr) Um automóvel parte de Curitiba com destino a Cascavel com velocidade de 60km/h. 20 minutos depois parte outro automóvel de Curitiba com o mesmo destino à velocidade 80km/h. Depois de quanto tempo o 2º automóvel alcançará o 1º? a) 90 min b) 56 min FÍSICA MECÂNICA | 22 c) 60 min d) 70 min e) 80 min Gabarito 1C 2D 3C 4C 5D 6C 7D 8C 9A 10E 11C 12E SE LIGA NO ENEM!!! 01. (ENEM/2008) O gráfico ao lado modela a distância percorri da, em km, por uma pessoa em certo período de tempo. A escala de tempo a ser adotada para o eixo das abscissas depende da maneira como essa pessoa se desloca. Qual é a opção que apresenta a melhor associação entre meio ou forma de locomoção e unidade de tempo, quando são percorridos 10 km? (A) carroça – semana (B) carro – dia (C) caminhada – hora (D) bicicleta – minuto (E) avião – segundo 02. (MACK SP-MODELO ENEM) Uma atleta, no instante em que passou pelo marco 200 m de uma “pista de Cooper”, iniciou a cronometragem de seu tempo de corrida e o registro de suas posições. O gráfico ao lado mostra alguns desses registros. Considerando que a velocidade escalar se manteve constante durante todo o tempo de registro, no instante em que o cronômetro marcou 5,00 minutos, a posição da atleta era: a) 800 m b) 900 m c) 1,00 km d) 1,10 km e) 1,20 km 03. (ENEM/1998) Em uma prova de 100 m rasos, o desempenho típico de um corredor padrão é representado pelo gráfico a seguir: Baseado no gráfico, em que intervalo de tempo a velocidade do corredor é proximadamente constante? (A) Entre 0 e 1 segundo. (B) Entre 1 e 5 segundos. (C) Entre 5 e 8 segundos. (D) Entre 8 e 11 segundos. (E) Entre 12 e 15 segundos. GABARITO 1C 2D 3C FÍSICA MECÂNICA | 23 MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO (M.U.V) "movimento em que a velocidade varia uniformemente com o tempo." ACELERAÇÃO t v a v = v2 - v1 t = t2 - t1 a = aceleração (m/s2) v = variação da velocidade (m/s) t = variação do tempo (s) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Entre 0 e 3s, a velocidade de um helicóptero em MUV varia de 4 m/s para 21 m/s. Qual a sua aceleração? 2. Durante as experiências no laboratório, um grupo de alunos verificou que, entre os instantes 2s e 10s, a velocidade de um carrinho varia de 3 m/s a 19 m/s. Calcule o valor da aceleração desse movimento. 3. Em 4s, a velocidade de um carro passa de 8 m/s para 18 m/s. Qual a sua aceleração? 4. Em 2 horas, a velocidade de um carro aumenta de 20 km/h a 120 km/h. Qual a aceleração nesse intervalo de tempo? 5. Um rapaz estava dirigindo uma motocicleta a uma velocidade de 20 m/s quando acionou os freios e parou em 4s. Determine a aceleração imprimida pelos freios à motocicleta. QUESTÕES 6. Explique o que é aceleração. 7. que significa dizer que um corpo tem aceleração de 10 m/s2? 8. Dê um exemplo que caracterize o movimento retilíneo uniformemente variado? 9. Qual a diferença entre movimento acelerado e retardado? 10. Qual a diferença entre o movimento uniforme e o movimento uniformemente variado? FUNÇÃO HORÁRIA DA VELOCIDADE DO M.U.V v = vo + a.t v = velocidade em um instante qualquer ( m/s) vo = velocidade inicial (m/s) a = aceleração (m/s2) t = tempo (s) FÍSICA MECÂNICA | 24 EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um carro em movimento adquire velocidade que obedece à expressão v=10-2t (no SI). Pede-se: a) a velocidade inicial; b) a aceleração; c) a velocidade no instante 6s. 2. Um automóvel em movimento retilíneo adquire velocidade que obedece à função v=15-3t (no SI). Determine: a) a velocidade inicial; b) a aceleração; c) a velocidade no instante 4s. 3. É dada a seguinte função horária da velocidade de uma partícula em movimento uniformemente variado: v=15+20t (no SI). Determine o instante em que a velocidade vale 215 m/s. 4. Um automóvel parte do estacionamento e é acelerado à razão de 5m/s2. Calcule a sua velocidade 30s após a sua partida. 5. Um automóvel parte do repouso com aceleração constant de 2 m/s2. Depois de quanto ele atinge a velocidade de 40 m/s? 6. Um trem de carga viaja com velocidade de 20 m/s quando, repentinamente, é freado e só consegue parar 50s depois. Calcular a aceleração. 7. Um automóvel tem velocidade de 25 m/s e freia com aceleração de -5m/s2. Depois de quanto tempo ele pára? 8. Qual a diferença entre velocidade e aceleração? 9. Um veículo parte do repouso e adquire aceleração de 2 m/s2. Calcule a sua velocidade no instante t = 5s. 10. Um carro parte do repouso com aceleração de 6 m/s2. Quanto tempo ele gasta para atingir 30 m/s? EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01. (JC) Determine a aceleração de Garfield na tirinha abaixo. a) 0,5 m/s2 b) 1,0 m/s2 c) 1,5 m/s2 d) 2,0 m/s2 e) 2,5 m/s2 02. (MACK SP) Na propaganda de um modelo de automóvel, publicada numa revista especializada, o fabricante afirmou que, a partir do repouso, esse veículo atinge a velocidade de 108 km/h (30m/s) em 10 s. A aceleração escalar média nessa condição é: a) 3,0 m/s2 b) 3,6 m/s2 c) 10 m/s2 d) 28 m/s2 e) 36 m/s2 03. (UNESP) O fabricante informa que um carro, partindo do repouso, atinge 90 km/h em 10 segundos. A melhor estimativa para o valor da aceleração nesse intervalo de tempo, em m/s2, é a) 3,0 x 10–3. FÍSICA MECÂNICA | 25 b) 2,5. c) 3,6. d) 9,8. e) 10. 04. (JC) Qual a aceleração da Ferrari abaixo? a) 0,5 m/s2 b) 1,0 m/s2 c) 2,0 m/s2 d) 3,5 m/s2 e) 4,0 m/s2 05. (PUC SP- Modificada) Ao iniciar a travessia de um túnel retilíneo, um automóvel de dimensões desprezíveis movimenta-se com velocidade de 25 m/s. Durante a travessia, desacelera uniformemente, saindo do túnel com velocidade de 5 m/s em apenas 5 segundos. O módulo de sua aceleração escalar, nesse percurso, foi de: a) 0,5 m/s2 b) 2,0 m/s2 c) 4,0 m/s2 d) 4,5 m/s2 e) 5,0 m/s2 06. (UNESP) Diante de um possível aquecimento global, muitas alternativas à utilização de combustíveis fósseis têm sido procuradas. A empresa Hybrid Technologies lançou recentemente um carro elétrico que, segundo a empresa, é capaz de ir de 0,0 a 108 km/h em 3,0 segundos. A aceleração média imprimida ao automóvel nesses 3,0 segundos é a) 5,3 m/s2. b) 8,9 m/s2. c) 9,3 m/s2. d) 10,0 m/s2. e) 11,0 m/s2. 07. (JC) O que significa dizer que um avião tem aceleração constante de 5 m/s2? a) A velocidade do avião aumenta em 5m/s em apenas 1 segundo. b) A velocidade do avião diminui em 5m/s em apenas 1 segundo. c) A velocidade do avião se mantem constante em 5m/s. d) A aceleração do avião diminui em 5m/s em apenas 1 segundo. b) A aceleração do avião aumenta em 5m/s em apenas 1 segundo. 08. (JC) Dois alunos conversando fazem três afirmações. I- Se uma pessoa cair da 3ª Ponte vai existir aceleração, pois, a velocidade da pessoa vai aumentar. II- Quando meu pai está viajando ele aciona um botão no carro que mantem a velocidade do carro constante em 100 Km/h, então nesse momento não existe aceleração. FÍSICA MECÂNICA | 26 0,0 v (m/s) 90 60 30 0 1,0 2,0 3,0 t(s) III- Na casa da minha avó tem um rio legal, a velocidade dele praticamente não muda, então não existe aceleração nesse rio. De acordo com seus conhecimentos de Física, a opção correta é, a) As trêsafirmativas estão incorretas. b) As três afirmativas estão corretas. c) Somente a I é a correta. d) Somente a II e a III são corretas. e) Somente a I e III são corretas. Gabarito 1B 2A 3B 4B 5C 6D 7A 8B SE LIGA NO ENEM!!! 01. (ENEM/1998) Em uma prova de 100 m rasos, o desempenho típico de um corredor padrão é representado pelo gráfico a seguir: Em que intervalo de tempo o corredor apresenta aceleração máxima? (A) Entre 0 e 1 segundo. (B) Entre 1 e 5 segundos. (C) Entre 5 e 8 segundos. (D) Entre 8 e 11 segundos. (E) Entre 9 e 15 segundos. 02. (UFPE- MODELO ENEM) O gráfico abaixo representa a velocidade escalar de um automóvel em função do tempo. Qual é a aceleração, em m/s2? a) 1m/s2 b) 2m/s2 c) 10m/s2 c) 20m/s2 d) 6m/s2 03. (ENEM/2003) O tempo que um ônibus gasta para ir do ponto inicial ao ponto final de uma linha varia, durante o dia, conforme as condições do trânsito, demorando mais nos horários de maior movimento. A empresa que opera essa linha forneceu, no gráfico abaixo, o tempo médio de duração da viagem conforme o horário de saída do ponto inicial, no período da manhã. De acordo com as informações do gráfico, um passageiro que necessita chegar até as 10h30min ao ponto final dessa linha, deve tomar o ônibus no ponto inicial, no máximo, até as: (A) 9h20min (B) 9h30min (C) 9h00min (D) 8h30min (E) 8h50min GABARITO: 1B 2C 3E FÍSICA MECÂNICA | 27 FUNÇÃO HORÁRIA DAS POSIÇÕES DO M.U.V Quando um corpo qualquer acelera, a posição dele será calculado pela expressão a seguir. s = so + vot + 2 1 at2 s = posição em um instante qualquer (m) so = posição no instante inicial (m) vo = velocidade inicial (m/s) t = tempo (s) a = aceleração (m/s2) Exercícios 1. Um móvel descreve um MUV numa trajetória retilínea e sua posição varia no tempo de acordo com a expressão : S = 9 + 3t - 2t2. (SI) Determine: a posição inicial, a velocidade inicial e a aceleração. 2. É dado um movimento cuja função horária é: S = 13 - 2t + 4t2. (SI) Determine: a posição inicial, a velocidade inicial e a aceleração. 3. A função horária de um móvel que se desloca numa trajetória retilínea é s=20+4t+5t2, onde s é medido em metros e t em segundos. Determine a posição do móvel no instante t=5s. 4. Um móvel parte do repouso da origem das posições com movimento uniformemente variado e aceleração igual a 2 m/s2. Determine sua posição após 6 s. 5. Um móvel parte com velocidade de 10 m/s e aceleração de 6 m/s2 da posição 20 metros de uma trajetória retilínea. Determine sua posição no instante 12 segundos. 6. Um ponto material parte do repouso com aceleração constante e 10 s após encontra-se a 40 m da posição inicial. Determine a aceleração do ponto material. 7. É dada a função horária do M.U.V de uma partícula, s = -24 + 16t - t2. Determine (no S.I): a) o espaço inicial, a velocidade inicial e a aceleração da partícula; b) a posição da partícula no instante t = 5s. SE LIGA NO ENEM!!! 01. (MODELO ENEM) Ao deixar o ponto de parada, o ônibus percorre uma reta com aceleração de 2 m/s2. Qual a distância percorrida em 5s? a) 10m b) 25m c) 30m d) 45m e)50m 02. (UEL PR-MODELO ENEM) Um motorista dirige um automóvel a 72 km/h quando percebe que o semáforo a sua frente está fechado. Ele pisa, então, no pedal do FÍSICA MECÂNICA | 28 freio e a velocidade do automóvel diminui como mostra o gráfico abaixo. A menor distância que o automóvel deve estar do semáforo, no instante em que o motorista pisa no pedal do freio, para que não avance o semáforo é, em metros, a) 144 b) 72 c) 50 d) 30 e) 18 03. (MODELO ENEM) Um automóvel parte de um posto de gasolina e percorre 400 m sobre uma estrada retilínea, com aceleração constante de 0,5 m/s2 . Em seguida, o motorista começa a frear, pois ele sabe que, 500 m adiante do posto, existe um grande buraco na pista, como mostra a figura. Sabendo que o motorista imprime ao carro uma desaceleração constante de 2 m/s2 , podemos afirmar que o carro: a) para 10 m antes de atingir o buraco. b) chega ao buraco com velocidade de 10 m/s. c) para 20 m antes de atingir o buraco. d) chega ao buraco com velocidade de 5 m/s. e) para exatamente ao chegar ao buraco. 04. (UFES-MODELO ENEM) Um predador, partindo do repouso, alcança sua velocidade máxima de 54 km/h em 4 s e mantém essa velocidade durante 10 s. Se não alcançar sua presa nesses 14 s, o predador desiste da caçada. A presa, partindo do repouso, alcança sua velocidade máxima, que é 4/5 da velocidade máxima do predador, em 5 s e consegue mantê-la por mais tempo que o predador. Suponha-se que as acelerações são constantes, que o início do ataque e da fuga são simultâneos e que predador e presa partem do repouso. Para o predador obter sucesso em sua caçada, a distância inicial máxima entre ele e a presa é de: a) 21 m b) 30 m c) 42 m d) 72 m e) 80 m 05. (IFES-MODELO ENEM) Um carro, inicialmente em repouso em frente a um semáforo fechado, entra em movimento assim que um semáforo abre. No exato momento que o carro entra em movimento uma motocicleta passa por ele, seguindo a mesma direção e sentido. O gráfico da figura mostra como as velocidades escalares do carro e da motocicleta se comportam em função do tempo. Considerando que os veículos percorrem uma rua retilínea, a que distância do semáforo o carro volta a encontrar a motocicleta? a) 80 m b) 160 m c) 240 m d) 320 m e) 400 m GABARITO 1B 2C 3E 4C 5D FÍSICA MECÂNICA | 29 EQUAÇÃO DE TORRICELLI v2 = vo2 + 2.a. s v = velocidade em um instante qualquer (m/s) vo = velocidade inicial (m/s) a = aceleração (m/s2) s = distância percorrida (m) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um automóvel possui num certo instante velocidade de 10 m/s. A partir desse instante o motorista imprime ao veículo uma aceleração de 3 m/s2. Qual a velocidade que o automóvel adquire após percorrer 50 m? 2. Um automóvel parte do repouso e percorre 256 m de uma rodovia com uma aceleração igual a 8 m/se. Determine sua velocidade no final do percurso. 3. Um veículo tem velocidade inicial de 4 m/s, variando uniformemente para 10 m/s após um percurso de 7 m. Determine a aceleração do veículo. 4. A velocidade de um corpo em MUV varia de 6 m/s a 9 m/s, num trajeto de 3 m. Calcule a aceleração do corpo. 5. Um carro de corrida inicialmente em repouso é sujeito a aceleração de 5 m/s2. Determine a distância percorrida pelo carro até atingir a velocidade de 10 m/s. 6. Um trem trafega com velocidade de 15 m/s. Em determinado instante, os freios produzem um retardamento de -1,5 m/s2. Quantos metros o trem percorre durante a freagem, até parar? Exercícios complementares 7. Uma composição do metrô parte de uma estação, onde estava em repouso e percorre 100m, atingindo a velocidade de 20 m/s. Determine a aceleração durante o processo. 8. Um carro está se movendo com uma velocidade de 16 m/s. Em um certo instante, o motorista aciona o freio, fazendo com que o carro adquira um movimento uniformemente variado, com aceleração de -0,8 m/s2. Calcule a velocidade desse automóvel após percorrer uma distância de 70 m a partir do início da freada. SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UNIMONTES MG-MODELO ENEM) Um trem corre a uma velocidade de 72 km/h quando o maquinista vê um obstáculo a 80 m à sua frente. A aceleração, constante, mínima de retardamento, a ser aplicada de tal formaa evitar a colisão, será de a) 2,5 m/s2. b) 2,0 m/s2. c) 3,5 m/s2. d) 4,0 m/s2. 02. (FPS PE-MODELO ENEM) Um automóvel percorre uma rodovia com velocidade inicialmente constante igual a 90 km/h. O motorista do veículo avista um radar e reduz sua velocidade para 54 km/h percorrendo neste trajeto uma distância igual a 20 m. O módulo da desaceleração sofrida pelo automóvel neste percurso foi de: a) 5,4 m/s2 b) 7,5 m/s2 c) 2,5 m/s2 d) 10 m/s2 e) 15 m/s2 GABARITO 1A 2D FÍSICA MECÂNICA | 30 EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1. (Fatec ) Em um teste para uma revista especializada, um automóvel acelera de 0 a 90km/h em 10 segundos. Nesses 10 segundos, o automóvel percorre: a) 250 m b) 900 km c) 450 km d) 450 m e) 125 m 2. (G1) Consideremos um móvel, em movimento uniformemente variado, cuja velocidade varia com o tempo, conforme a tabela a seguir. A aceleração do móvel, em m/s2, é: a) 23 b) 17 c) 3 d) 4 e) 11 3. (G1) Um trem desloca-se com velocidade de 72 km/h, quando o maquinista vê um obstáculo à sua frente. Aciona os freios e pára em 4s. A aceleração média imprimida ao trem pelos freios, foi em módulo, igual a: a) 18 m/s2 b) 10 m/s2 c) 5 m/s2 d) 4 m/s2 e) zero 4. (G1) Um veículo parte do repouso em movimento retilíneo e acelera a 2m/s2. Pode-se dizer que sua velocidade, após 3 segundos, vale: a) 1 m/s b) 2 m/s c) 3 m/s d) 4 m/s e) 6 m/s 5. (Puccamp) A função horária da posição s de um móvel é dada por s = 20 + 4t - 3t2, com unidades do Sistema Internacional. Nesse mesmo sistema, a função horária da velocidade do móvel é a) -16 - 3t b) -6t c) 4 - 6t d) 4 - 3t e) 4 - 1,5t 6. (Uel ) A função horária da posição de um móvel que se desloca sobre o eixo dos x é, no Sistema Internacional de Unidades, x = -10 + 4t + t2. A função horária da velocidade para o referido movimento é a) v = 4 + 2t b) v = 4 + t c) v = 4 + 0,5t d) v = -10 + 4t e) v = -10 + 2t 7-(U. Católica Dom Bosco-MS) Um corpo é abandonado de uma altura de 5 m e, ao atingir o solo, sua velocidade, em m/s, tem módulo igual a: a) 4 b) 10 c) 6 d) 12 e) 8 FÍSICA MECÂNICA | 31 8-(UFSE)A função horária das posições de uma partícula é dada, no Sistema Internacional de Unidades, por s = 40 – 25 t + 3,0 t2. A velocidade da partícula no instante t = 3,0 s é, em m/s: a) 43 b) – 7 c) 25 d) – 16 e) 18 9. (Fei ) Uma motocicleta, com velocidade de 90 km/h, tem seus freios acionados bruscamente e pára após 25s. Qual é a distância percorrida pela motocicleta desde o instante em que foram acionados os freios até a parada total da mesma? a) 25 m b) 50 m c) 90 m d) 360 m e) 312,5 m 10. (PUC-SP) Ao iniciar a travessia de um túnel retilíneo de 200 metros de comprimento, um automóvel de dimensões desprezíveis movimenta-se com velocidade de 25 m/s. Durante a travessia, desacelera uniformemente, saindo do túnel com velocidade de 5 m/s. O módulo de sua aceleração escalar, nesse percurso, foi de a) 0,5 m/s2 b) 1,0 m/s2 c) 1,5 m/s2 d) 2,0 m/s2 e) 2,5 m 11. (Uel ) Um trem em movimento está a 15m/s quando o maquinista freia, parando o trem em 10s. Admitindo aceleração constante, pode-se concluir que os módulos da aceleração e do deslocamento do trem neste intervalo de tempo valem, em unidades do Sistema Internacional, respectivamente, a) 0,66 e 75 b) 0,66 e 150 c) 1,0 e 150 d) 1,5 e150 e) 1,5 e 75 12. (Udesc ) Um caminhão tanque desloca-se numa estrada reta com velocidade constante de 72,0km/h . Devido a um vazamento, o caminhão perde água à razão de uma gota por segundo. O motorista, vendo um obstáculo, freia o caminhão uniformemente, até parar. As manchas de água deixadas na estrada estão representadas na figura a seguir. O valor do módulo da desaceleração durante a frenagem do caminhão (em m/s2) é: a) 4,0 b) 2,2 c) 4,4 d) 2,8 e) 3,4 13. (Ufal) A velocidade de um móvel aumenta, de maneira uniforme, 2,4m/s a cada 3,0s. Em certo instante, a velocidade do móvel é de 12m/s. A partir desse instante, nos próximos 5,0s a distância percorrida pelo móvel, em metros, é igual a a) 10 b) 30 c) 60 d) 70 e) 90 Gabarito 1E 2C 3C 4E 5C 6A 7B 8B 9E 10D 11C 12E 13D FÍSICA MECÂNICA | 32 SE LIGA NO ENEM!!! 01. (ENEM-2016) Dois veículos que trafegam com velocidade constante em uma estrada, na mesma direção e sentido, devem manter entre si uma distância mínima. Isso porque o movimento de um veículo, até que ele pare totalmente, ocorre em duas etapas, a partir do momento em que o motorista detecta um problema que exige uma freada brusca. A primeira etapa é associada à distância que o veículo percorre entre o intervalo de tempo da detecção do problema e o acionamento dos freios. Já a segunda se relaciona com a distância que o automóvel percorre enquanto os freios agem com desaceleração constante. Considerando a situação descrita, qual esboço gráfico representa a velocidade do automóvel em relação à distância percorrida até parar totalmente? 02. (Olimpíada Paulista de Física-MODELO ENEM) Um motorista está viajando de carro em uma estrada a uma velocidade constante de 90 km/h, quando percebe um cavalo a sua frente e resolve frear, imprimindo uma desaceleração constante de 18km/h por segundo. Calcule a distância mínima de frenagem em metros. A) 40m B) 45,5 m C) 62,5m D) 75m E) 90m 03. (MODELO ENEM) O motorista tem um tempo de reação t = 1 s, após o qual aciona os freios do veículo, parando junto ao obstáculo. Supondo-se que o automóvel tenha uma desaceleração constante, determine qual dos gráficos abaixo melhor representa a velocidade do automóvel desde o instante em que o motorista avista o obstáculo até o instante em que o automóvel pára. a) b) c) d) e) 04. (PUC-CAMPINAS-SP-MODELO ENEM) Uma automóvel parte do repouso no instante t = 0 e acelera uniformemente com 5,0 m/s2 , durante 10 s. A velocidade escalar média do automóvel entre os instantes t = 6,0 s e t = 10 s, em m/s, foi de: a) 40 b) 35 c) 30 d) 25 e) 20 FÍSICA MECÂNICA | 33 05. (ENEM-2012) Para melhorar a mobilidade urbana na rede metroviária é necessário minimizar o tempo entre estações. Para isso a administração do metrô de uma grande cidade adotou o seguinte procedimento entre duas estações: a locomotiva parte do repouso com aceleração constante por um terço do tempo de percurso, mantém a velocidade constante por outro terço e reduz sua velocidade com desaceleração constante no trecho final, até parar. Qual é o gráfico de posição (eixo vertical) em função do tempo (eixo horizontal) que representa o movimento desse trem? 06. (FEI-SP-MODELO ENEM) Uma motocicleta, com velocidade escalar de 72 km/h tem seus freios acionados bruscamente e pára após 20 s. Admita que, durante a freada, a aceleração escalar se manteve constante. Qual a distância percorrida pela motocicleta desde o instante em que foram acionados os freios até a parada total da mesma? a) 50m b) 100m c) 150m d) 200m e) 300m 07. (UFES-MODELO ENEM) O projeto de expansão do Aeroporto de Vitória prevê a construção de uma nova pista. Considere-se que essa pista foi projetada para que o módulo máximo da aceleração das aeronaves, em qualquer aterrissagem, seja 20% da aceleração da gravidade g = 10 m/s2 . DISPONÍVEL EM: http://www.eja.educacao.org.br/bibliotecadigital/cienciasnatureza1 Supondo-se que uma aeronave comercial típica toque o início da pista com uma velocidade horizontal de 360 km/h, o comprimento mínimo dapista será de: a) 1,3 km b) 2,1 km c) 2,5 km d) 3,3 km e) 5,0 km Gabarito 1D 2C 3D 4A 5D 6D 7C http://www.eja.educacao.org.br/bibliotecadigital/cienciasnatureza1 FÍSICA MECÂNICA | 34 QUEDA LIVRE v = vo + g.t H = Ho + vot + 2 1 g.t2 v2 = vo2 + 2.g.H g = aceleração da gravidade no local (m/s2) gTerra 10 m/s2 QUESTÕES 1. Dois objetos, uma pedra e uma pena, são abandonados simultaneamente da mesma altura. Determine qual deles chega primeiro ao chão, admitindo que a experiência se realize: a) no ar; b) no vácuo. 2. Se não existisse a aceleração da gravidade, qual seria a trajetória para um tiro de canhão? 3. Imagine que um astronauta tenha saltado de pára- quedas, a partir de um foguete, a uma certa altura acima da superfície da Lua, caindo em direção ao solo lunar: a) Você acha que, ao ser aberto o pára-quedas, ele teria alguma influência no movimento de queda do astronauta? Por que? b) Que tipo de movimento o astronauta teria até atingir o solo lunar? EXERCÍCIOS BÁSICOS 4. Um objeto cai do alto de um edifício, gastando 7s na queda. Calcular com que velocidade atinge o solo (g=10 m/s2). 5. De uma ponte deixa-se cair uma pedra que demora 2s para chegar à superfície da água. Sendo a aceleração local da gravidade igual a g=10 m/s2 , determine a altura da ponte. 6. Num planeta fictício, a aceleração da gravidade vale g=25 m/s2. Um corpo é abandonado de certa altura e leva 7s para chegar ao solo. Qual sua velocidade no instante que chega ao solo? 7. Um gato consegue sair ileso de muitas quedas. Suponha que a maior velocidade com a qual ele possa atingir o solo sem se machucar seja 8 m/s. Então, desprezando a resistência do ar, qual a altura máxima de queda para que o gato nada sofra? ( g=10 m/s2). FÍSICA MECÂNICA | 35 SE LIGA NO ENEM!!! 01 - (UEL PR- MODELO ENEM) O que acontece com o movimento de dois corpos, de massas diferentes, ao serem lançados horizontalmente com a mesma velocidade, de uma mesma altura e ao mesmo tempo, quando a resistência do ar é desprezada? a) O objeto de maior massa atingirá o solo primeiro. b) O objeto de menor massa atingirá o solo primeiro. c) Os dois atingirão o solo simultaneamente. d) O objeto mais leve percorrerá distância maior. e) As acelerações de cada objeto serão diferentes. 02. (ENEM-2016). Para um salto no Grand Canyon usando motos, dois paraquedistas vão utilizar uma moto cada, sendo que uma delas possui massa três vezes maior. Foram construídas duas pistas idênticas até a beira do precipício, de forma que no momento do salto as motos deixem a pista horizontalmente e ao mesmo tempo. No instante em que saltam, os paraquedistas abandonam suas motos e elas caem praticamente sem resistência do ar. As motos atingem o solo simultaneamente porque a) possuem a mesma inércia. b) estão sujeitas à mesma força resultante. c) têm a mesma quantidade de movimento inicial. d) adquirem a mesma aceleração durante a queda. e) são lançadas com a mesma velocidade horizontal. 03. (UEPB- MODELO ENEM) O físico italiano Galileu Galilei (1564-1642) realizou vários trabalhos fundamentais para o surgimento da nova física, dentre estes, destacamos o estudo da queda dos corpos, sobre o qual ele fez várias experiências com o objetivo de estudar as leis do movimento dos corpos em queda. A respeito destas experiências, analise as proposições a seguir, desprezando o efeito do ar. I. A aceleração do movimento era a mesma para todos os corpos. II. Se dois corpos eram soltos juntos, o mais pesado chegava ao solo no mesmo instante que o mais leve. III. Se dois corpos eram soltos juntos, o mais pesado chegava ao solo com velocidade maior que o mais leve. A partir da análise feita, assinale a alternativa correta: a) Apenas as proposições I e III são verdadeiras. b) Apenas a proposição I é verdadeira. c) Apenas a proposição II é verdadeira. d) Apenas as proposições I e II são verdadeiras. e) Todas as proposições são verdadeiras. 04. (UFC CE- MODELO ENEM) Uma torneira está pingando, soltando uma gota a cada intervalo igual de tempo. As gotas abandonam a torneira com velocidade nula. Considere desprezível a resistência do ar. No momento em que a quinta gota sai da torneira, as posições ocupadas pelas cinco gotas são melhor representadas pela seqüência: 05. (PUC PR-MODELO ENEM) Um prato de 2 kg de massa é abandonado da janela de um edifício a uma altura de 45 m. Supondo que ocorra um movimento de queda livre,com aceleração gravitacional g = 10 m/s2, ao atingir o solo, esse prato terá uma velocidade igual a: a) 30 m/s b) 20 m/s c) 90 m/s FÍSICA MECÂNICA | 36 d) 40 m/s e) 5 m/s 06. (UNIUBE MG -MODELO ENEM) Um garoto encontra-se em cima de um viaduto que passa sobre uma rodovia. Ao ver o movimento, observa um carro que se aproxima, em velocidade constante de 90 km/h e tenta acerta-lo com uma pedra, verticalmente. Sabendo-se que a altura do viaduto é de 20 m e que g = 10 m/s², a distância que o carro deve ter do viaduto para que o garoto jogue a pedra e atinja seu objetivo deve ser de: a) 5 m b) 25 m c) 45 m d) 50 m e) 100 m 07. (FFFCMPA RS-MODELO ENEM) Se lançarmos um objeto na vertical com velocidade de 20m/s, desprezando a força de atrito e considerando g = 10m/s2, a que altura o objeto atingirá a velocidade de 10m/s? a) 15m. b) 20m. c) 5m. d) 8m. e) 10m. 8. (UFPE- MODELO ENEM) Um ginasta de cama elástica precisa planejar cada movimento que será realizado enquanto estiver em vôo. Para isso, ele gostaria de calcular de quanto tempo irá dispor para realizar cada movimento. Desprezando a resistência do ar e sabendo que a altura máxima atingida pelo atleta é 5 m, calcule o tempo total de vôo do atleta, em segundos. a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 09. (FEI SP- MODELO ENEM) Um disparador de bolinhas está disposto na vertical. Ao se acionar o disparador, uma bolinha é lançada e atinge a altura máxima de 22,05m acima da saída do disparador. A velocidade da bolinha ao sair do disparador é de, Adote g = 10 m/s2 a) 15 m/s b) 19 m/s c) 20 m/s d) 21 m/s e) 22 m/s 10. (FUNDAMENTOS DA FÍSICA- MODELO ENEM) 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. a) 2s b) 4s c) 5s d) 10s e) 15s Gabarito 1C 2D 3D 4B 5A 6D 7A 8B 9D 10C FÍSICA MECÂNICA | 37 RESPOSTAS DE CINEMÁTICA Sistema internacional de unidades e medidas (si) 1. a) 0,175m b) 1,65m C) 1,9m d) 42.195m e)0,543m 2. a)3000m b)0,012m c)0,04m d)0,35m e)7,23m f) 0,98m g)7200m h)650m i)330m 3. a) 4050m b) 683,4m c) 2,346m d) 10.725m e) 8.850m 4. a) 0,37 Kg b) 95.6 kg c) 2,2 Kg d) 0,000003 Kg ou 3.10-6 Kg e) 4,3 Kg 5. a) 1.800s b) 2.700s c) 7.200s d) 36.000s e) 10.800s f) 1200s g) 900s h) 86400s i) 1440s j) 1800s k) 150s l) 100s m) 300s n) 2700s Notação científica 1. a) 6.104 b) 3.104 c) 2.10-4 d) 8.10-4 e) 6.10-2 f) 6,7.10-3 02. a) 1,23.108 b) 2,31.10-6 c) 9,31.1011 d) 8,7.10-3 e) 7,23.105 f) 8,92.10-10 g) 4,5.109 h) 3,51.10-4 03. a) 2,5.10-9 m b) 7,14.1010 m c) 2,0.10-9 m Referêncial 1. Em relação aos pontos fora do ônibus ele está em movimento, em relação aos referenciais dentro do ônibus ele está em repouso. 2. Como o carro varia a velocidade em relação ao poste podemos dizer que o carro está em movimento em relação ao postee vice versa. 3.a) Sim, pois a distância não varia. b) Não, pois a distância está variando. 4. a) Em relação a um ponto fixo no caderno, como o inicio. b) Em relação a tampa da caneta ou em relação ao meu dedo. 5. Sim, pois a distância entre eles não varia, é como se um estivesse em repouso em relação ao outro. Trajetória 1. a) Uma circunferência b) Uma espiral, helicoidal. 2. Deslocamento 1. 78km 2.45km 3. -90km 4.a) S0 = 40km e S = 70km b) d=S=30km 5.a) S0 = 100km e S = 85km b) d=S=-15km 6. Sim, o tamanho dele é desprezível em relação ao tamanho da Estrada. 7. Ponto material, eu comparado ao tamanho de um estádio de futebol. Corpo extensor, eu comparado ao tamanho da porta da minha casa. Velocidade média 1. Vm= 8 m/s 2. Vm= 2 m/s 3.Vm= 250 km/s 4.Vm= 60 km/s 5. Vm= -73,3 km/s 6. d=300 km/h 7. d= 120 m 8. 385000 km 9. T= 4h 10. T= 6s 11. T= 2h 12. Vp < Vat < Van 13. Basta medir a distância percorrida com uma fita métrica e o tempo com um relógio, depois dividir um pelo outro. 14. Velocidade instantânea é a que o corpo tem em cada instante, já a velocidade média é uma razão entre espaço e tempo. Transformação da velocidade 1. a) 50m/s b) 25m/s c) 10m/s 2. a) 2,7.104 Km/h b) 2520Km/h c) 72Km/h d) 0,0216Km/h e) 8,1.105 Km/h 3. a) 15m/s b) 10m/s c) 20m/s Movimento Uniforme 1. a- So= 10 m b- V= 2 m/s FÍSICA MECÂNICA | 38 2. a- So= 30 m b- V= 10 m/s 3. So= -5 m V= 20 m/s S= 95 m 4. S= 60 m 5. t = 13 s 6. t= 9 s 7. S= 10+ 5t 8. S= 40 + 2t 9. Velocidade constante 10. Retilínea: Linha Reta Uniforme: Velocidade Constante 11. MU= Ventilador; Ponteiros do relógio; Terra; Sol 12. a- S=19 m b- t= 10 s 13. a- t= 5 s b- S= - 50 m 14. Não é uniforme, pois a velocidade varia. 15. Não, pois a velocidade varia. Encontro de dois móveis em movimento uniforme 1. T= 30 s e S= 100 m 2.t= 4 s e S = 38 m 3. t= 0,2 s e Sa= 14 m 4. t= 1 s e S= 35 m 5. t= 1 s e S= 48 m 6. t= 60 s e S= 140 m 7. t= 0,2 s e S= 1,4 m 8. t= 20 s e S= 300 m 9. t= 3h e S= 180Km 10. Você pode medir a batida do pulso, cada batida tem aproximadamente 1 segundo. 11. A unidade é uma propriedade pela qual um ser não pode se dividir em outro menor sem que este processo possa perder parte de sua essência ou destruir-se. Em física, são as grandezas que acompanham os números. 12. Sistema de unidade de medidas utilizado pelos cientistas. Aceleração 1. a = 5,6 m/s2 2. a = 2 m/s2 3. a = 2,5 m/s2 4.a = 50 km/h2 5. a = -5 m/s2 6. Acelerar é variar a velocidade no tempo. 7. A cada segundo a velocidade aumenta em 10m/s. 8. Um carro freando. 9. Acelerado, velocidade e aceleração com mesmo sinal. Retardado, velocidade e aceleração com sinais opostos. 10. MU, a velocidade não muda. MUV, a velocidade varia. Função horária da velocidade no MUV. 1. A- Vo= 10 m/s B- a= -2 m/s2 C- v= -2 m/s 2. Vo= 15m/s B- a= -3m/s2 C- v= 3m/s 3. T=10s 4. V=150m/s 5. T=20s 6. a= 0,4 m/s2 7. T=5s 8. a velocida é variar a posição no tempo. A aceleração é variar a velocidade no tempo. 9. v=10m/s 10. t=5s Função horária da posição no MUV. 1. So= 9m Vo= 3m/s a= -4 m/s2 2. So= 13m Vo= -2m/s a= 8 m/s2 3. S= 165 m 4. S= 36 m 5. S= 572 m 6. a= 0,8m/s2 7. a= -2m/s2 S= 31m 8. S=25m Equação de TORRICELLI 1. V= 20m/s 2. V= 64m/s 3. a= 6 m/s2 4. a= 7,5 m/s2 5. D= 10m 6. D= 75m 7. a= 2 m/s2 8. V= 12 m/s EQUAÇÃO DE TORRICELLI 1.NO AR, a pedra chegaria primeiro, pois existe resistência do ar. Já no VÁCUO, os dois chegariam juntos. 2. Retilíneo; o objeto poderia ser lançado para fora do planeta. 3. A- Não, como não existe atmosfera na lua não existiria força de resistência no ar. B-Movimento uniformemente variado. 4. V= 70 m/s 5. H= 20 m 6. V= 175 m/s 7.H= 3,2 m FÍSICA MECÂNICA | 39 VETORES Simbolo matemático responsável por medir algumas grandezas físicas. A teoria vetorial é de extrema importância para o ensino médio basta levar em consideração que a maioria das matérias de física envolve mecânica (movimento, dinâmica, etc). CARACTERISTICAS DO VETOR Simbolo matemático responsável por medir algumas grandezas físicas. Módulo: Módulo é o “tamanho” do vetor, ou seja, o valor referido a ele. Direção: Direção é o “caminho” do vetor, é definido como cima-baixo (norte-sul), direita-esquerda (leste- oeste), ou até diagonal. Sentido: O sentido é para onde o vetor aponta, é o lado onde a seta está virada. Pode ser Norte, Sul, Leste, Oeste ou diagonal. Disponível em: http://static.recantodasletras.com.br/arquivos/3473861.pdf EXERCÍCIOS BÁSICOS 01. Uma grandeza física vetorial fica perfeitamente definida quando dela se conhecem: a) valor numérico, desvio e unidade. b) valor numérico, desvio, unidade e direção. c) valor numérico, desvio, unidade e sentido. d) valor numérico, unidade, direção e sentido. e) desvio, direção, sentido e unidade. 02. Nas alternativas abaixo, a única em que aparecem somente grandezas escalares é a: a) força, temperatura, deslocamento. b) deslocamento, temperatura, área. c) força, volume, temperatura. d) deslocamento, força, impulso. e) volume, temperatura, área. 3. (YT) Analisando as cinco grandezas físicas seguintes: TEMPERATURA, MASSA, FORÇA, DESLOCAMENTO e TRABALHO. Dentre elas, terá caráter vetorial: a) força e deslocamento. b) massa e força. c) temperatura e massa. d) deslocamento e trabalho. e) temperatura e trabalho 04. Na figura abaixo Temos diversos vetores, determine o módulo do vetor resultante nos seguintes casos: http://static.recantodasletras.com.br/arquivos/3473861.pdf FÍSICA MECÂNICA | 40 05- Determine o vetor resultante nos seguintes casos: 06. (YT) A figura abaixo mostra um sistema de forças coplanares agindo sobre um bloco. Caracterize a resultante dessas forças. SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UCSal-BA- MODELO ENEM) Uma formiga percorreu a trajetória MNPQ, representada na figura. Os instantes de passagem pelos diferentes pontos estão anotados (em segundos). O vetor deslocamento da formiga durante o movimento foi, em centímetro por segundo, igual a: a) 5,0 d) 6,5 b) 5,5 e) 11,0 c) 14,5 02. (UEL- MODELO ENEM) Um objeto é submetido à ação das forças F1 , F2 e F3 , coplanares, de módulos F1 = 5,0 N, F2 = 4,0 N e F3 = 2,0 N, conforme a figura a seguir. A força resultante sobre o objeto é de, a) 2N. b) 3N. c) 4N. d) 5N. e) 6N. FÍSICA MECÂNICA | 41 03. (MACK-MODELO ENEM) Os garotos A e B da figura puxam, por meio de cordas, uma caixa de 40kg, que repousa sobre uma superfície horizontal, aplicando forças paralelas a essa superfície e perpendiculares entre si, de intensidades 160N e 120N, respectivamente. O garoto C, para impedir que a caixa se desloque, aplica outra força horizontal, em determinada direção e sentido. Desprezando o atrito entre a caixa e a superfície de apoio, a força aplicada pelo garoto C tem intensidade de a) 150N b) 160N c) 180N d) 190N e) 200N 04. (INATEL-MODELO ENEM) João caminha 3 m para Oeste e depois 6 m para o Sul. Em seguida, ele caminha 11 m para Leste. Em relação ao ponto de partida, podemos afirmar que João está aproximadamente: a) a 10 m para Sudeste b) a 10 m para Sudoeste c) a 14 m para Sudeste d) a 14 m para Sudoeste e) a 20 m para Sudoeste 05. (MODELO ENEM) No papel milimetrado um professor representa dois vetores a e b, conforme o esquema abaixo: A resultante do sistema vetorial é de, a) 1N b)2N c) 3N d) 4N e) 5N 06. (MACK-MODELOENEM) Com seis vetores de módulos iguais a 8 u, construiu-se o hexágono regular ao lado. O módulo do vetor resultante desses 6 vetores é: a) zero b) 16 u c) 24 u d) 32 u e) 40 u 07. (OLIMPÍADA-MODELO ENEM) Uma formiguinha encontra-se no ponto A de um cubo com 10cm de aresta, conforme a figura abaixo. Ela tem a capacidade de se deslocar em qualquer região dasuperfície externa do cubo e deseja chegar aoponto B. Para isso ela deverá percorrer a diagonal da face superior desse cubo, atingir o ponto C e, por fim, caminhar sobre a aresta até chegar em B. O deslocamento vetorial da formiga, em centímetros, nesse trajeto de A até B, é de, a) 20 b) 10 + 10 √2 c) 30 d) 10√3 e) 10 √2 + 2 GABARITO: 1A 2D 3E 4B 5C 6B 7D FÍSICA MECÂNICA | 42 LEI DE NEWTON Newton nasceu em 4 de janeiro de 1643 em Woolsthorpe Manor, embora seu nascimento tivesse sido registrado como no dia de Natal, 25 de dezembro de 1642, pois àquela época a Grã- Bretanha usava o calendário juliano. Seu nascimento foi prematuro, não tendo conhecido seu pai, um próspero fazendeiro que também se chamava Isaac Newton e morreu três meses antes de seu nascimento. Sua mãe, Hannah Ayscough Newton, passou a administrar a propriedade rural da família. A situação financeira era estável, e a fazenda garantia um bom rendimento. Com apenas três anos, Newton foi levado para a casa de sua avó materna, Margery Ayscough, onde foi criado, já que sua mãe havia se casado novamente (com um pastor chamado Barnabas Smith). O jovem Isaac não havia gostado de seu padrasto e brigou com sua mãe por se casar com ele, como revelado por este registro em uma lista de pecados cometidos até os 19 anos de idade: Ameaçar meu pai Smith e minha mãe de queimar sua casa com eles dentro. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton Considero Newton como uma das mentes mais brilhantes de todos os tempos, a aplicação de suas teorias é inesgotável, por um bom tempo toda a física de nosso planeta podia ser explicada pela física Newtoniana, sem contar que ele criou sozinho o cálculo diferencial e integral com larga aplicações em física, química e matemática. PRIMEIRA LEI DE NEWTON OU INÉRCIA "Inércia é a propriedade comum a todos os corpos materiais, mediante a qual eles tendem a manter o seu estado de movimento ou de repouso." "Um corpo livre da ação de forças permanece em repouso (se já estiver em repouso) ou em movimento retilíneo uniforme (se já estiver em movimento)." Questões 1. Explique a função do cinto de segurança de um carro, utilizando o conceito de inércia. 2. Por que uma pessoa, ao descer de um ônibus em movimento, precisa acompanhar o movimento do ônibus para não cair? 3. Um foguete está com os motores ligados e movimenta-se no espaço, longe de qualquer planeta. Em certo momento, os motores são desligados. O que irá ocorrer? Por qual lei da física isso se explica? SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UNIRIO RJ-MODELO ENEM) O passageiro de um táxi vem sentado no banco traseiro, bem atrás do motorista. De repente, o táxi faz uma curva fechada para a esquerda e o passageiro, que estava distraído, acaba atirado para a direita do motorista. Essa situação pode ser explicada pelo princípio da(o): a) inércia b) interferência c) ação e reação d) retorno inverso e) conservação da energia 02. (UNESP- MODELO ENEM) Certas cargas transportadas por caminhões devem ser muito bem amarradas na carroceria, para evitar acidentes ou, mesmo, para proteger a vida do motorista, quando precisar frear bruscamente o seu veículo. Esta precaução pode ser explicada pela https://pt.wikipedia.org/wiki/Woolsthorpe_Manor https://pt.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A3-Bretanha https://pt.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A3-Bretanha https://pt.wikipedia.org/wiki/Calend%C3%A1rio_juliano https://pt.wikipedia.org/wiki/Parto_pr%C3%A9-termo https://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton FÍSICA MECÂNICA | 43 a) lei das malhas de Kirchhoff. b) lei de Lenz. c) lei da inércia (primeira lei de Newton). d) lei das áreas (segunda lei de Kepler). e) lei da gravitação universal de Newton. 03. (ACAFE SC- MODELO ENEM) Atenção: você deve sempre esperar o ônibus parar para dele saltar. Mas, em uma emergência, se você precisar saltar de um ônibus em movimento, para não cair, deve pisar no chão com: a) um pé e correr para trás. b) um pé e correr para frente. c) um pé e correr perpendicularmente ao ônibus. d) os dois pés. e) um pé e andar para trás. GABARITO 1A 2C 3B SEGUNDA LEI DE NEWTON F = m.a F = força (N) m = massa (kg) a = aceleração (m/s2) Unidade de força no SI: Newton (N) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um corpo com massa de 0,6 kg foi empurrado por uma força que lhe comunicou uma aceleração de 3 m/s2. Qual o valor da força? 2. Um caminhão com massa de 4000 kg está parado diante de um sinal luminoso. Quando o sinal fica verde, o caminhão parte em movimento acelerado e sua aceleração é de 2 m/s2. Qual o valor da força aplicada pelo motor? 3. Sobre um corpo de 2 kg atua uma força horizontal de 8 N. Qual a aceleração que ele adquire? 4. Uma força horizontal de 200 N age corpo que adquire a aceleração de 2 m/s2. Qual é a sua massa? 5. Partindo do repouso, um corpo de massa 3 kg atinge a velocidade de 20 m/s em 5s. Descubra a força que agiu sobre ele nesse tempo. 6. A velocidade de um corpo de massa 1 kg aumentou de 20 m/s para 40 m/s em 5s. Qual a força que atuou sobre esse corpo? 7. Uma força de12 N é aplicada em um corpo de massa 2 kg. A) Qual é a aceleração produzida por essa força? B) Se a velocidade do corpo era 3 m/s quando se iniciou a ação da força, qual será o seu valor 5 s depois? 8. Sobre um plano horizontal perfeitamente polido está apoiado, em repouso, um corpo de massa m=2 kg. Uma força horizontal de 20 N, passa a agir sobre o corpo. Qual a velocidade desse corpo após 10 s? 9. Um corpo de massa 2 kg passa da velocidade de 7 m/s à velocidade de 13 m/s num percurso de 52 m. Calcule a força que foi aplicada sobre o corpo nesse percurso. 10. Um automóvel, a 20 m/s, percorre 50 m até parar, quando freado. Qual a força que age no automóvel durante a frenagem? Considere a massa do automóvel igual a 1000 kg. FÍSICA MECÂNICA | 44 11. Sob a ação de uma força constante, um corpo de massa 7 kg percorre 32 m em 4 s, a partir do repouso. Determine o valor da força aplicada no corpo. Questões 12. Um corpo tem uma certa velocidade e está se movendo em movimento uniforme. O que deve ser feito para que a sua velocidade aumente, diminua ou mude de direção? 13. Uma pequena esfera pende de um fio preso ao teto de um trem que realiza movimento retilíneo. Explique como fica a inclinação do fio se: A) o movimento do trem for uniforme. B) o trem se acelerar. C) o trem frear. 14. Se duas forças agirem sobre um corpo, a que condições essas forças precisam obedecer para que o corpo fique em equilíbrio? 15. A ação do vento sobre as folhas de uma árvore pode ser considerada uma força? SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UFRRJ-MODELO ENEM) Aproveitando o tempo ocioso entre um compromisso e outro, Paulo resolve fazer compras em um supermercado. Quando preenche completamente o primeiro carrinho com mercadorias, utiliza-se de um segundo, que é preso ao primeiro por meio de um gancho, como demonstra a figura. Sabe-se que as massas dos carrinhos estão distribuídas uniformemente, e que seus valores são iguais a kg 401 m e kg 222 m . Paulo puxa o carrinho com uma força constante de módulo igual a 186 N. Admitindo que o plano é perfeitamente horizontal e que é desconsiderada qualquer dissipação por atrito,a aceleração máxima desenvolvida pelos carrinhos é de a) 2,2 m/s2 b) 3,0 m/s2 c) 4,6 m/s2 d) 8,5 m/s2 e) 12,1 m/s2 02. (UEPB-MODELO ENEM) Na obra O Auto da Compadecida, o personagem Chicó conta algumas histórias ao seu parceiro João Grilo. Uma destas refere-se a uma pescaria no Amazonas em que relata ser arrastado por um peixe. “…quando ferrei o bicho, ele deu um puxavante maior e eu caí no rio.” Chicó ainda complementa: “…o pirarucu, me arrastou rio acima, durante três dias e três noites.” Considerando que a figura acima é uma representação da situação contada por este personagem e que a sua massa e a do pirarucu são respectivamente 65 kg e 5 kg, desprezando a força da correnteza, o atrito e a resistência do ar, e adotando que o peixe exerce uma força de 140 N sobre Chicó, pode-se afirmar que a aceleração do conjunto (Chicó-pirarucu) e a tração existente na corda que os prende são, respectivamente: a) 2 m/s2 e 100 N b) 5 m/s2 e 100 N c) 2 m/s2 e 150 N d) 5 m/s2 e 130 N e) 2 m/s2 e 130 N Gabarito 1B 2E FÍSICA MECÂNICA | 45 TERCEIRA LEI DE NEWTON AÇÃO E REAÇÃO A Terceira lei de Newton descreve o resultado da interação entre duas forças. Ela pode ser enunciada da seguinte maneira: Para toda ação (força) sobre um objeto, em resposta à interação com outro objeto, existirá uma reação (força) de mesmo valor e direção, mas com sentido oposto. A partir desse enunciado, podemos entender que as forças sempre atuam em pares. Nunca existirá ação sem reação, de modo que a resultante entre essas forças não pode ser nula, pois elas atuam em corpos diferentes. AÇÃO: força da bola sobre o rosto. REAÇÃO: Força do rosto sobre a bola. AÇÃO: Foguete expele os gases para baixo. REAÇÃO: Os gases empurram o foguete para cima. DISPONÍVEL EM: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-newton.htm 01. (UNIFOR CE-MODELO ENEM) Considerando certa interação mecânica envolvendo os corpos A e B, analise as proposições que seguem: I. Se a ação estiver em A, a reação estará em B. II. A intensidade da ação é igual à da reação. III. A força resultante em cada corpo é nula. Pode-se afirmar que SOMENTE a) I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são corretas. e) II e III são corretas. 02. (UNIUBE MG-MODELO ENEM) O princípio da ação e da reação explica o fato de que a) algumas pessoas conseguem tirar a toalha de uma mesa puxando–a rapidamente, de modo que os objetos que estavam sobe a toalha permaneçam em seus lugares sobre a mesa. b) um corpo ao ser lançado verticalmente para cima, atinge o ponto mais alto da trajetória e volta ao ponto de lançamento. c) quando atiramos uma pedra em qualquer direção no espaço, se nenhuma força atuar nela, a pedra seguirá seu movimento sempre com a mesma velocidade e na mesma direção. d) a força de atração do Sol sobre a Terra é igual, em intensidade e direção, à força de atração da Terra sobre o Sol. e) quanto maior a massa de um corpo é mais difícil movimentá–lo, se está parado, e mais difícil pará–lo, se está em movimento. 03. (UFU MG-MODELO ENEM) A leitura do dinamômetro na situação mostrada na figura abaixo, considerando desprezíveis as massas do dinamômetro e do fio será, em N: Fio 10 N Dinamômetro a) 20 b) 15 c) 10 d) 5 e) zero FÍSICA MECÂNICA | 46 04. (ACAFE SC-MODELO ENEM) A Folha de São Paulo, de 09/05/00, apresentou uma reportagem sobre a descoberta de “novos candidatos a planetas distantes do Sistema Solar” com os dizeres: ... “Cada candidato foi descoberto na órbita de uma estrela. Essa detecção é feita de forma indireta, ou seja, os astrônomos não vêem os planetas mas sim pequenas oscilações que eles causam nas estrelas que orbitam. Assim como um planeta é atraído gravitacionalmente pela estrela, fazendo com que ele se mova ao seu redor, a estrela também é atraída pelo planeta tendo assim pequenas oscilações. É exatamente o estudo dessa “dança” da estrela que ajuda a “ver” o planeta.” O trecho em negrito é uma aplicação do (a): a) lei de Faraday. b) princípio de Arquimedes. c) princípio da conservação da energia. d) lei de Newton da ação e reação. e) lei da reflexão da luz. 05. (PUC MG-MODELO ENEM) Quando um cavalo puxa uma charrete, a força que possibilita o movimento do cavalo é a força que: a) o solo exerce sobre o cavalo. b) ele exerce sobre a charrete. c) a charrete exerce sobre ele. d) a charrete exerce sobre o solo. 06. (UNIPAR PR-MODELO ENEM) Com relação à 3.ª Lei de Newton, analise as proposições abaixo: I. A força que a Terra exerce sobre a Lua é exatamente igual, em intensidade, à força que a Lua exerce sobre a Terra. II. Se um ímã atrai um prego, o prego atrai o ímã com uma mesma força de mesma intensidade e direção, mas com sentido contrário. III. A força que possibilita um cavalo puxar a carroça é a força que a carroça exerce sobre ele. Podemos afirmar que: a) somente as proposições I e II estão corretas. b) somente as proposições I e III estão corretas. c) somente as proposições II e III estão corretas. d) as proposições I, II e III estão corretas. e) somente a proposição II está correta. 7. (UFMG-MODELO ENEM) A Terra atrai um pacote de arroz com uma força de 49 N. Pode-se então afirmar que o pacote de arroz: a) atrai a Terra com uma força de 49 N. b) atrai a Terra com uma força menor do que 49 N. c) não exerce força nenhuma sobre a Terra. d) repele a Terra com uma força de 49 N. e) repele a Terra com uma força menor do que 49 N. 8. (U. Tocantins -TO- MODELO ENEM) Assinale a proposição correta: a) A massa de um corpo na Terra é menor do que na Lua. b) O peso mede a inércia de um corpo. c) Peso e massa são sinônimos. d) A massa de um corpo na Terra é maior do que na Lua. e) O sistema de propulsão a jato funciona baseado no princípio da ação e reação. GABARITO 1D 2D 3C 4D 5A 6A 7A 8E FÍSICA MECÂNICA | 47 PESO E MASSA DE UM CORPO massa: quantidade de matéria (nunca muda) peso: força da gravidade (depende do planeta) P = m.g P = peso (N) m = massa (kg) g = aceleração da gravidade (m/s2) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Calcule a força com que a Terra puxa um corpo de 20kg de massa quando ele está em sua superfície. (Dado: g=10 m/s2) 2. Na Terra, a aceleração da gravidade é em média 9,8 m/s2, e na Lua 1,6 m/s2. Para um corpo de massa 5 kg, determine: A) o peso desse corpo na Terra. B) a massa e o peso desse corpo na Lua. 3. Um astronauta com o traje completo tem uma massa de 120 kg. Determine a sua massa e o seu peso quando for levado para a Lua, onde a gravidade é aproximadamente 1,6 m/s2. 4. Na Terra, num local em que a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s2, um corpo pesa 98N. Esse corpo é, então levado para a Lua, onde a aceleração da gravidade vale 1,6m/s2?. Determine sua massa e o seu peso na Lua. 5. Em Júpiter, a aceleração da gravidade vale 26 m/s2, enquanto na Terra é de 10 m/s2. Qual seria, em Júpiter, o peso de um astronauta que na Terra corresponde a 800 N? 6. Qual é o peso, na Lua, de um astronauta que na Terra tem peso 784 N? Considere gT = 9,8 m/s2 e gL = 1,6 m/s2. Questões 7. Você sabe que seu peso é uma força vertical, dirigida para baixo. Qual é o corpo que exerce esta força sobre você? 8. Um avião partiu de Macapá, situada sobre o equador, dirigindo-se para um posto de pesquisa na Antártica. Ao chegar ao seu destino: A) O peso do avião aumentou, diminuiu ou não se alterou? E a massa do avião? 9. Massa é diferente de peso? Explique. SE LIGA NO ENEM!!! 01. (ENEM/2009) O ônibus espacial Atlantis foi lançado ao espaço com cinco astronautasa bordo e uma câmera nova, que iria substituir uma outra danificada por um curto-circuito no telescópio Hubble. Depois de entrarem em órbita a 560 km de altura, os astronautas se aproximaram do Hubble. Dois astronautas saíram da Atlantis e se dirigiram ao telescópio. Ao abrir a porta de acesso, um deles exclamou: “Esse telescópio tem a massa grande, mas o peso é pequeno”. ‖ Considerando o texto e as leis de Kepler, pode-se afirmar que a frase dita pelo astronauta FÍSICA MECÂNICA | 48 A) se justifica porque o tamanho do telescópio determina a sua massa, enquanto seu pequeno peso decorre da falta de ação da aceleração da gravidade. B) se justifica ao verificar que a inércia do telescópio é grande comparada à dele próprio, e que o peso do telescópio é pequeno porque a atração gravitacional criada por sua massa era pequena. C) não se justifica, porque a avaliação da massa e do peso de objeto em órbita tem por base as leis de Kepler, que não se aplicam a satélites artificiais. D) não se justifica, porque a força-peso é a força exercida pela gravidade terrestre, neste caso, sobre o telescópio e é a responsável por manter o próprio telescópio em órbita. E) não se justifica, pois a ação da força-peso implica a ação de uma força de reação contrária, que não existe naquele ambiente. A massa do telescópio poderia ser avaliada simplesmente pelo seu volume. 02. (ENEM-2016). A figura mostra uma balança de braços iguais, em equilíbrio, na Terra, onde foi colocada uma massa m, e a indicação de uma balança de força na Lua, onde a aceleração da gravidade é igual a 1,6m/s2, sobre a qual foi colocada uma massa M. A razão das massas é a) 4,0. b) 2,5. c) 0,4. d) 1,0. e) 0,25. 03. (ENEM/2011) Para medir o tempo de reação de uma pessoa, pode-se realizar a seguinte experiência: I. Mantenha uma régua (com cerca de 30 cm) suspensa verticalmente, segurando-a pela extremidade superior, de modo que o zero da régua esteja situado na extremidade inferior. II. A pessoa deve colocar os dedos de sua mão, em forma de pinça, próximos do zero da régua, sem tocá-la. III. Sem aviso prévio, a pessoa que estiver segurando a régua deve soltá-la. A outra pessoa deve procurar segurá- la o mais rapidamente possível e observar a posição onde conseguiu segurar a régua, isto é, a distância que ela percorre durante a queda. O quadro seguinte mostra a posição em que três pessoas conseguiram segurar a régua e os respectivos tempos de reação. A distância percorrida pela régua aumenta mais rapídamente que o tempo de reação porque a a) energia mecânica da régua aumenta, o que a faz cair mais rápido. b) resistência do ar aumenta, o que faz a régua cair com menor velocidade. c) aceleração de queda da régua varia, o que provoca um movimento acelerado. d) força peso da régua tem valor constante, o que gera um movimento acelerado. e) a velocidade da régua é constante, o que provoca uma passagem linear do tempo. GABARITO: 1D 2B 3D http://4.bp.blogspot.com/-bG4pjkDemUU/TqXXXGXajiI/AAAAAAAAAJ4/pdmP-wkgL0c/s1600/enem10.jpg FÍSICA MECÂNICA | 49 DEFORMAÇÃO ELÁSTICA A Lei de Hooke é uma lei de física que está relacionada à elasticidade de corpos e também serve para calcular a deformação causada pela força que é exercida sobre um corpo, sendo que tal força é igual ao deslocamento da massa partindo do seu ponto de equilíbrio multiplicada pela constante da mola ou de tal corpo que virá à sofrer tal deformação. Disponível em: http://blogdaengenharia.com/lei-de-hooke/ F = k.x F = força elástica (N) k = constante elástica da mola (N/cm) x = deformação da mola (cm) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Uma mola tem constante elástica de 10 N/cm. Determine a força que deve ser aplicada para que a mola sofra uma deformação de 5cm. 2. A constante elástica de uma mola é de 30 N/cm. Determine a deformação sofrida pela mola ao se aplicar nela uma força de 120 N. 3. Uma mola de suspensão de carro sofre deformação de 5 cm sob ação de uma força de 2000 N. Qual a constante elástica dessa mola? 4. Uma mola é submetida à ação de uma força de tração. O gráfico abaixo indica a intensidade da força tensora em função da deformação x. Determine: a) a constante elástica da mola; b) a deformação x quando F=270N. 5. Aplicando-se uma força de 100 N numa mola ela sofre uma deformação de 2 cm. Qual a força que deforma a mola de 10 cm? SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UFSM - MODELO ENEM) Durante os exercícios de força realizados por um corredor, é usada uma tira de borracha presa ao seu abdome. Nos arranques, o atleta obtém os seguintes resultados: O máximo de força atingido pelo atleta, sabendo-se que a constante elástica da tira é de 300 N/m e que obedece à lei de Hooke, é, em N, a) 23520 b) 17600 c) 1760 d) 840 e) 84 02. (PUC RJ – MODELO ENEM) Os gráficos abaixo mostram a variação da força feita sobre uma mola (F) em função de seu alongamento (x). http://blogdaengenharia.com/lei-de-hooke/ FÍSICA MECÂNICA | 50 Qual a mola mais dura? Qual o valor da constante elástica desta mola? a) mola 1; K = 2 N/cm b) mola 3; K = 4 N/cm c) mola 2; K = 2,5 N/cm d) mola 1; K = 4 N/cm e) mola 3; K = 8 N/cm 03. (UFPE-MODELO ENEM) A figura abaixo mostra um bloco de peso P = 10 N suspenso por duas molas de massas desprezíveis e constantes elásticas k1 = 500 N/m e k2 = 200 N/m. Logo, podemos afirmar que as elongações das molas 1 e 2 são, respectivamente: a) x1 = 2,0 cm e x2 = 5,0 cm b) x1 = 1,0 cm e x2 = 2,5 cm c) x1 = 5,0 cm e x2 = 2,0 cm d) x1 = 2,5 cm e x2 = 1,0 cm e) x1 = 2,0 cm e x2 = 1,0 cm 04. (ENEM-2015) Um garoto foi à loja comprar um estilingue e encontrou dois modelos: Um com borracha mais “dura” e outro comborracha mais “mole”. O garoto concluiu que o mais adequado seria o que proporcionasse maior alcance horizontal, D, para as mesmas condições de arremesso, quando submetidos à mesma força aplicada. Sabe-se que a constante elástica k d (do estilingue mais “duro”) é o dobro da constante elástica km (do estilingue mais“mole”). A razão entre os alcances, referentes aos estilinguescom borrachas “dura” e “mole”, respectivamente, é igual a a) 1/4 b) 1/2 c) 1. d) 2. e) 4. 03. (MACKENZIE-SP-MODELO ENEM) A mola da figura varia seu comprimento de 10cm para 22cm quando penduramos em sua extremidade um corpo de 4N. Determine o comprimento total dessa mola quando penduramos nela um corpo de 6N. a) 23cm b) 25cm c) 28cm d) 30cm e) 34cm GABARITO 1E 2B 3A 1A 4B 5C CURIOSIDADE Quando olhamos para o céu a noite, observamos em alguns momentos o que as pessoas chamam de estrela cadente. Estrela cadente não existe, isso é consequência da entrada de meteoritos em nossa atmosfera. Eles nos atigem com tamanha velocidade, que ao entrarem em nossa atmosfera são esfacelados pela resistência oferecida pelo ar. O atrito gerado no calor faz esse rastro de fogo. FÍSICA MECÂNICA | 51 FORÇA DE ATRITO "Quando um corpo é arrastado sobre uma superfície rugosa, surge uma força de atrito de sentido contrário ao sentido do movimento." fat = .N fat = força de atrito (N) = coeficiente de atrito N = normal (N) Sobre um corpo no qual aplicamos uma força F, temos: F - fat = m.a EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um bloco de massa 8 kg é puxado por uma força horizontal de 20N. Sabendo que a força de atrito entre o bloco e a superfície é de 2N, calcule a aceleração a que fica sujeito o bloco. Dado:g = 10 m/s2. 2. Um bloco de massa 10 kg movimenta-se numa mesa horizontal sob a ação de uma força horizontal de 30 N. A força de atrito entre o bloco e a mesa vale 20 N. Determine a aceleração do corpo. 3. Um corpo de massa m = 5 kg é puxado horizontalmente sobre uma mesa por uma força F = 15 N. O coeficiente de atrito entre o corpo e a mesa é = 0,2. Determine a aceleração do corpo. Considere g = 10 m/s3. 4. Um bloco de massa 2 kg é deslocado horizontalmente por uma força F = 10 N, sobre um plano horizontal. A aceleração do bloco é 0,5 m/s2. Calcule a força de atrito. 5. Um sólido de massa 5 kg é puxado sobre um plano horizontal por uma força horizontal de 25 N. O coeficiente de atrito entre o sólido e o plano é 0,2. A) Qual a força de atrito? B) Qual é a aceleração do corpo? Dado: g = 10 m/s2. 6. Um corpo de massa igual a 5 kg, repousa sobre um plano horizontal. O coeficiente de atrito entre o corpo e o plano é 0,1. Que força horizontal deve ser aplicada para se obter uma aceleração de 3 m/s2? 7. Um corpo de massa 6 kg é lançado com velocidade inicial de 8 m/s. Determine a distância que o corpo percorrerá até parar, sabendo que o coeficiente de atrito entre o corpo e a superfície é 0,1. Adote g = 10 m/s2. 8. Um pequeno bloco de massa 20 kg, em movimento com a velocidade de 20 m/s, atinge uma superfície áspera onde a força de atrito vale 8 N. Determine a distância percorrida pelo bloco até parar. 9. Um carro de massa 900 kg e velocidade de 30 m/s freia bruscamente e pára em 3 s. Calcule a força de atrito. 10. Uma força horizontal de 10 N arrasta um corpo de massa 2,5 kg, que estava inicialmente em repouso, deslocando-o 3 m, em uma superfície horizontal. A velocidade final do corpo é 2 m/s. Qual a força de atrito entre o corpo e a superfície? QUESTÕES 11. Explique o que é atrito. 12. Cite os principais fatores que influem no atrito. 13. Como o atrito pode ser reduzido? 14. Cite as vantagens e desvantagens do atrito. 15. Um guarda-roupa está sendo empurrado por uma pessoa e se desloca com velocidade constante. Existe outra força atuando no guarda-roupa? Justifique. 16. No espaço não existe atrito algum. Será que uma nave espacial pode manter velocidade constante com os motores desligados? FÍSICA MECÂNICA | 52 17. Na superfície congelada de um lago, praticamente não existe atrito. Um carro poderia mover-se sobre uma superfície assim? EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1(Pucrs) No estudo das leis do movimento, ao tentar identificar pares de forças de ação-reação, são feitas as seguintes afirmações: I- Ação: A Terra atrai a Lua. Reação: A Lua atrai a Terra. II- Ação: O pulso do boxeador golpeia o adversário. Reação: O adversário cai. III- Ação: O pé chuta a bola. Reação: A bola adquire velocidade. IV- Ação: Sentados numa cadeira, empurramos o assento para abaixo. Reação: O assento nos empurra para cima. O princípio da ação-reação é corretamente aplicado a) somente na afirmativa I. b) somente na afirmativa II. c) somente nas afirmativas I, II e III. d) somente nas afirmativas I e IV. e) nas afirmativas I, II, III e IV. 2-(Uel ) Os blocos A e B têm massas mA=5,0kg e mB=2,0kg e estão apoiados num plano horizontal perfeitamente liso. Aplica-se ao corpo A a força horizontal F, de módulo 21N. A força de contato entre os blocos A e B tem módulo, em newtons, a) 21 b) 11,5 c) 9,0 d) 7,0 e) 6,0 3. (Unesp) Dois corpos, de peso 10N e 20N, estão suspensos por dois fios, P e Q, de massas desprezíveis, da maneira mostrada na figura. A intensidades (módulos) das forças que tensionam os fios P e Q são respectivamente, de a) 10 N e 20 N b) 10 N e 30 N c) 30 N e 10 N. d) 30 N e 20 N. e) 30 N e 30 N. 4. (Ufrs ) Dois blocos A e B, com massas mA = 5kg e mB = 10kg, são colocados sobre uma superfície plana horizontal (o atrito entre os blocos e a superfície é nulo) e ligados por um fio inextensível e com massa desprezível (conforme a figura a seguir). O bloco B é puxado para a direita por uma força horizontal F com módulo igual a 30N. Nessa situação, o módulo da aceleração horizontal do sistema e o módulo da força tensora no fio valem, respectivamente, a) 2 m/s2 e 30 N. b) 2 m/s2 e 20 N. c) 3 m/s2 e 5 N. d) 3 m/s2 e 10 N. e) 2 m/s2 e 10 N. FÍSICA MECÂNICA | 53 5.(Ufrj ) Uma pessoa idosa, de 68kg, ao se pesar, o faz apoiada em sua bengala como mostra a figura. Com a pessoa em repouso a leitura da balança é de 650N. Considere g=10m/s2. a) Supondo que a força exercida pela bengala sobre a pessoa seja vertical, calcule o seu módulo e determine o seu sentido. b) Calcule o módulo da força que a balança exerce sobre a pessoa e determine a sua direção e o seu sentido. 6. (Uel ) Um corpo de massa 8,0kg é colocado sobre uma superfície horizontal completamente lisa, preso por um fio ideal a outro corpo, de massa 2,0kg. Adote g = 10m/s2 e considere ideal a roldana. A tração no fio tem módulo, em newtons, a) 4,0 b) 12 c) 16 d) 20 e) 24 7.(Fei) Na montagem a seguir, sabendo-se que a massa do corpo é de 20kg, qual é a reação Normal que o plano exerce sobre o corpo? a) 50 N b) 100 N c) 150 N d) 200 N e) 200 kgf 8. (Uece) É dado um plano inclinado de 10m de comprimento e 5m de altura, conforme é mostrado na figura. Uma caixa, com velocidade inicial nula, escorrega, sem atrito, sobre o plano. Se g=10 m/s2, o tempo empregado pela caixa para percorrer todo o comprimento do plano, é: a) 5 s b) 3 s c) 4 s d) 2 s 9-(Unesp) Dois planos inclinados, unidos por um plano horizontal, estão colocados um em frente ao outro, como mostra a figura. Se não houvesse atrito, um corpo que fosse abandonado num dos planos inclinados desceria por ele e subiria pelo outro até alcançar a altura original H. Nestas condições, qual dos gráficos melhor descreve a velocidade v do corpo em função do tempo t nesse trajeto? GABARITO 1D 2E 3D 4E 5.a) F = 680 - 650 = 30 N b) seu módulo vale 650N, a sua direção é vertical e o seu sentido para cima. 6C 7B 8D 9A FÍSICA MECÂNICA | 54 SISTEMA DE POLIAS EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Determine a força feita pelo operário em cada caso: 2. Na situação abaixo, qual é o peso da caixa? a) 0,625N b) 1,25N c) 2,5N d) 5N e) 10N EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01. (UFU MG) Um sistema de duas polias ideais (massas desprezíveis e sem atrito) será montado sob um suporte fixo, conforme figura abaixo. Uma massa M está presa ao eixo da polia 2 e o sistema encontra-se sob a ação do campo gravitacional g. Todos os fios possuem massas desprezíveis. FÍSICA MECÂNICA | 55 O valor da força F que mantém o sistema em equilíbrio estático é: a) 4 Mg b) Mg c) 3 Mg d) 2 Mg 02. (UNIMONTES MG-) Um operário usa um sistema de roldanas para elevar um objeto de peso P = 3000N. Para tanto, ele exerce uma força F puxando a corda do sistema de roldanas. Nessas condições a força realizada pelo operário corresponde a, no mínimo. a) 3000N b) 1500N c) 800N d) 400N 03. (Pucmg) A figura mostra um bloco, de peso igual a 700N, apoiado num plano horizontal, sustentando um corpo de 400N de peso, por meio de uma corda inextensível, que passa por um sistema de roldanas consideradas ideais. O módulo da força do plano sobre o bloco é: a) 1100 N b) 500 N c) 100 N d) 300 N e) 900 N 04. (Ufpe) Um sistema de polias, composto de duas poliasmóveis e uma fixa, é utilizado para equilibrar os corpos A e B. As polias e os fios possuem massas desprezíveis e os fios são inextensíveis. Sabendo-se que o peso do corpo A é igual a 340 N, Podemos afirmar que o peso do corpo B, em Newtons é de, a) 680. b) 340. c) 170 d) 85 . e) 42,5. 05. (UERJ) A figura abaixo representa um sistema composto por uma roldana com eixo fixo e três roldanas móveis, no qual um corpo R de massa 500kg é mantido em equilíbrio pela aplicação de uma força F, de uma determinada intensidade. FÍSICA MECÂNICA | 56 A força F, realizada na situação é de, a) 312,5N b) 625N c) 1250N d) 2500N e) 5000N 06. (UNINOVE SP) Um operário ergue uma carga de 50 kg de massa trazendo-a do chão até uma altura de 6,0m, onde ele se encontra. Para essa tarefa, o operário utiliza um moitão simples de uma roldana fixa e outra móvel, como ilustra a figura. Desprezando a inércia das roldanas e do cabo e considerando a aceleração da gravidade com o valor 10m/s2, pode-se afirmar que o a força utilizada na operação é de, a) 12,5N b) 25N c) 125N d) 250N e) 500N GABARITO 1D 2C 3B 4D 5B 6D SE LIGA NO ENEM!!! 01. (CEFET-SP- MODELO ENEM) Embora abrigue toda uma floresta, o solo amazônico constitui uma fina camada fértil. Após uma temporada de chuvas, um caminhão ficou atolado no solo desmatado. Rapidamente, providenciaram alguns cabos de aço e quatro roldanas. Aproveitando-se da enorme inércia de uma colheitadeira, montaram a máquina simples da figura. A solução encontrada permite que uma força resistente FR seja vencida por uma força potente FP (A) duas vezes menor. (B) quatro vezes menor. (C) seis vezes menor. (D) oito vezes menor. (E) dezesseis vezes menor. 02.(UFABC-SP- MODELO ENEM) Um mecânico afirma ao seu assistente que é possível erguer e manter um carro no alto e em equilíbrio estático, usando-se um contrapeso mais leve do que o carro. A figura mostra, fora de escala, o esquema sugerido pelo mecânico para obter o seu intento. Considerando as polias e os cabos como ideais e, ainda, os cabos convenientemente presos ao carro para que não haja movimento de rotação, determine a massa mínima do contrapeso e o valor da força que o cabo central exerce FÍSICA MECÂNICA | 57 sobre o carro, com massa de 700 kg, quando esse se encontra suspenso e em equilíbrio estático. Dado: Adote g = 10 m/s2 a) 200N b) 525N c) 1500N d) 2000N e) 3000N 03. (G1 – ftce-MODELO ENEM) Na figura a seguir, temos uma combinação de roldanas móveis e fixas, constituindo uma talha exponencial. A força de ação (FA), a ser aplicada para erguer e manter em equilíbrio uma força de resistência (FR) de 500 kgf, será de: a) 125 kgf b) 250 kgf c) 62,5 kgf d) 100 kgf e) 50 kgf 04. MODELO ENEM Sabendo que o peso de um bloco suspenso é de 1000N e que o dispositivo para levantá-lo possui 2 roldans móveis,determine o valor da força necessaria em kg para vevantar o bloco. Dado: Adote g = 10 m/s2 a) 200N b) 250N c) 500N d) 2000N e) 3000N 04. (ENEM-2016) Uma invenção que significou um grande avanço tecnológico na Antiguidade, a polia composta ou a associação de polias, é atribuída a Arquimedes (287 a.C. a 212 a.C.). O aparato consiste em associar uma série de polias móveis a uma polia fixa. A figura exemplifica um arranjo possível para esse aparato. É relatado que Arquimedes teria demonstrado para o rei Hierão um outro arranjo desse aparato, movendo sozinho, sobre a areia da praia, um navio repleto de passageiros e cargas, algo que seria impossível sem a participação de muitos homens. Suponha que a massa do navio era de 3 000 kg, que o coeficiente de atrito estático entre o navio e a areia era de 0,8 e que Arquimedes tenha puxado o navio com uma força F, paralela à direção do movimento e de módulo igual a 400 N. Considere os fios e as polias ideais, a aceleração da gravidade igual a 10 m/s 2 e que a superfície da praia é perfeitamente horizontal. Disponível em: www.histedbr.fae.unicamp.br. Acesso em: 28 fev. 2013 (adaptado). O número mínimo de polias móveis usadas, nessa situação, por Arquimedes foi a) 3. b) 6. c) 7. d) 8. e) 10 GABARITO 1D 2D 3C 4B 5B FÍSICA MECÂNICA | 58 MOMENTO OU TORQUE Força aplicada aou corpo, capaz de fazer o mesmo rotacionar (GIRAR AO REDOR DE UM PONTO). EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01 - (UERJ) A figura abaixo ilustra uma ferramenta utilizada para apertar ou desapertar determinadas peças metálicas. Para apertar uma peça, aplicando-se a menor intensidade de força possível, essa ferramenta deve ser segurada de acordo com o esquema indicado em: a) b) c) d) 02. (UERJ) A figura mostra o braço de um homem apertando um parafuso com uma chave de boca de 0,20 m de comprimento. Para das o aperto final, fazendo a porca girar em torno do eixo que passa por seu centro, é necessário um momento de 100 N . m em relação ao eixo. Estando a ferramenta na horizontal, o valor mínimo do módulo da força vertical que o homem precisa exercer na extremidade da chave é: a) 100 N b) 150 N c) 200 N d) 300 N e) 500 N 03. (Ufmg) A figura mostra um brinquedo, comum em parques de diversão, que consiste de uma barra que pode balançar em torno de seu centro. Uma criança de peso P1 senta-se na extremidade da barra a uma distância X do centro de apoio. Uma segunda criança de peso P2‚ senta- se do lado oposto a uma distância X/2 do centro. FÍSICA MECÂNICA | 59 para que a barra fique em equilíbrio na horizontal, a relação entre os pesos das crianças deve ser a) P2= P1/2 . b) P2 = P1. c) P2 = 2P1. d) P2 = 4P1. 04. (Uerj) O esquema a seguir, utilizado na elevação de pequenas caixas, representa uma barra AB rígida, homogênea, com comprimento L e peso desprezível, que está apoiada e articulada no ponto O. Na extremidade A, é aplicada, perpendicularmente à barra, uma força constante de módulo F. Na extremidade B, coloca-se uma caixa W, que equilibra a barra paralela ao solo. Se a extremidade A dista 3/4 L do ponto O, o valor do peso da carga W é: a) F b) 2 F c) 3 F d) 4 F 05-(Fuvest) Na pesagem de um caminhão, no posto fiscal de uma estrada, são utilizadas três balanças. Sobre cada balança, são posicionadas todas as rodas de um mesmo eixo. As balanças indicaram 30000N, 20000N e 10000N.A partir desse procedimento, é possível concluir que o peso do caminhão é de a) 20000 N b) 25000 N c) 30000 N d) 50000 N e) 60000 N 06. (UFJF-MG) Um trampolim é construído fixando-se uma prancha de madeira a um suporte de concreto: A prancha permanece praticamente horizontal quando um saltador está sobre sua extremidade livre. A fixação, no ponto P, é capaz de resistir a um torque máximo de 3 600 N.m sem se romper. Assim, o trampolim se romperá quando for utilizado por um saltador de massa superior a A) 72 kg. B) 120 kg. C) 144 kg. D) 180 kg. E) 108 kg. 07. (UFLA MG) A figura abaixo representa um sistema em equilíbrio estático. Sendo PA = 20N, o peso PB deve ter o valor de: FÍSICA MECÂNICA | 60 a) 15N b) 20N c) 25N d) 30N e) 40N 08 . (VUNESP) As figuras a seguir representam esquematicamente, à esquerda, um abridor de garrafas e, à direita, esse abridor abrindo uma garrafa. Em ambas as figuras, M é ponto de aplicação da força que uma pessoa exerce no abridor para abrir a garrafa. Supondo que essasforças atuem perpendicularmente ao abridor, qual o valor mínimo da razão Fp/ Fa entre o módulo da força exercida pela pessoa, Fp, e o módulo da força Fa que retira a tampa e abre a garrafa? a) Fp/Fa = 2 b) Fp/Fa = 1/2 c) Fp/Fa = 6 d) Fp/Fa = 1/6 e) Fp/Fa = 3 09. (FUVEST-SP) Um avião, com massa M = 90 toneladas, para que esteja em equilíbrio em voo, deve manter seu centro de gravidade sobre a linha vertical CG, que dista 16 m do eixo da roda dianteira e 4,0 m do eixo das rodas traseiras, como na figura a seguir. Para estudar a distribuição de massas do avião, em solo, três balanças são colocadas sob as rodas do trem de aterrissagem. A balança sob a roda dianteira indica MD e cada uma das que estão sob as rodas traseiras indica MT. Uma distribuição de massas, compatível com o equilíbrio do avião em voo, poderia resultar em indicações das balanças, em toneladas, correspondendo aproximadamente a A) MD = 0, MT = 45. B) MD = 10, MT = 40. C) MD = 18, MT = 36. D) MD = 30, MT = 30. GABARITO: 1D 2E 3C 4C 5E 6B 7A 8D 9C SE LIGA NO ENEM!!! 01- (ENEM) Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a medição da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso, os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio. Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos? a) 3,00 kg b) 3,75 kg c) 5,00 kg d) 6,00 kg e)15,00 kg FÍSICA MECÂNICA | 61 02.(MODELO ENEM) Um operário, de massa 60 kg, empurra um carrinho de mão, conforme mostra a figura seguinte. Por razões de segurança de trabalho, a componente vertical da força que o homem exerce sobre o carrinho não deve exceder 1/3 do peso do operário. O centro de gravidade da carga do carrinho está a 0,20 m do eixo de sua roda e a 1,0 m das pontas dos cabos dele. Considere g = 10 m/s2. De acordo com as normas de trabalho, a carga máxima que o homem pode transportar é A) 120 kg e, nessas circunstâncias, as reações normais sobre o homem e sobre o carrinho valem 800 N e 1 000 N, respectivamente. B) 120 kg e, nessas circunstâncias, as reações normais sobre o homem e sobre o carrinho valem 1 000 N e 800 N, respectivamente. C) 100 kg e, nessas circunstâncias, as reações normais sobre o homem e sobre o carrinho serão idênticas e iguais a 600 N. D) 20 kg e, nessas circunstâncias, as reações normais sobre o homem e sobre o carrinho valem 267 N e 400 N, respectivamente. E) 20 kg e, nessas circunstâncias, as reações normais sobre o homem e sobre o carrinho valem 400 N e 267 N, respectivamente. 03 - (PUC PR-MODELO ENEM) O sistema mostrado na figura está em equilíbrio, a barra homogênea, de seção uniforme pesa 500 N. O corpo A pesa 3000 N. Considere desprezível o peso das roldanas e dos cabos. Nestas condições, o peso do corpo B é: a) 250 N b) 500 N c) 125 N d) 1000 N e) 150 N 04 - (UNIFENAS MG-MODELO ENEM) Um garoto caminha de uma extremidade a outra de uma prancha homogênea de peso 300N, que se encontra apoiada sobre dois pontos A e B conforme a figura abaixo. A prancha tem um comprimento de 10m, e a distância entre A e B é de 8m. Determine a máxima massa que o garoto deve ter para que a prancha não tombe. a) 20kg b) 30kg c) 35kg d) 40kg e) 45kg FÍSICA MECÂNICA | 62 05 - (FATEC SP-MODELO ENEM) ( Em relação ao cartum apresentado, Colombo, surpreso com a dor causada pela queda do coco em sua cabeça, decidiu levantar o fruto do chão com a sua mão esquerda e equilibrou-o estaticamente por alguns instantes com o braço na posição vertical e o antebraço )OQ( na horizontal. Desse modo, estimou a massa do coco em 1 kg. Usando o desenho como referência, considere R a força peso do coco e F a força exercida pelo bíceps sobre o osso rádio no ponto P (pertencente ao segmento OQ ). Lembre-se: No equilíbrio de rotação, a soma algébrica dos momentos das forças em relação a qualquer ponto é nula, ou seja, F0 d0 + F1 d1 – F2 d2 = 0 Adote: g = 10 m/s2 Desconsiderando o peso do antebraço, podemos afirmar que o módulo dessa força F é, em newtons, igual a a) 0,6. b) 1,7. c) 6,0. d) 17. e) 60. 06. (Enem) Um portão está fixo em um muro por duas dobradiças A e B, conforme mostra a figura, sendo P o peso do portão. caso um garoto se dependure no portão pela extremidade livre, e supondo que as reações máximas suportadas pelas dobradiças sejam iguais, A) é mais provável que a dobradiça A arrebente primeiro que a B. B) é mais provável que a dobradiça B arrebente primeiro que a A. C) seguramente as dobradiças A e B arrebentarão simultaneamente. D) nenhuma delas sofrerá qualquer esforço. E) o portão quebraria ao meio, ou nada sofreria. GABARITO: 01E 02A 03A 04E 05E 06A FÍSICA MECÂNICA | 63 R v ac 2 R v mFC 2 . FORÇA CENTRÍPETA Damien Walters, um praticante de Parkour, fez o que para muitos seria impossível, um ser humano conseguir correr em looping desafiando as leis da física. Quando algo eecuta um MCU, sobre ele atua uma aceleração que chamamos de centrípeta. Disponível em: http://www.infoescola.com/fisica/aceleracao- centripeta-e-centrifuga/ Onde : ac= aceleração centrípeta. V = velocidade lienar R= Raio da trajetória. FORÇA CENTRÍPETA Força resultante que atua nos corpos em MCU. Onde: m = massa do corpo FC= força centrípeta. V = velocidade lienar R= Raio da trajetória. EXERCÍCIOS BÁSICOS 01. Um carro de 800 kg, deslocando-se numa estrada, passa pelo ponto mais baixo de uma depressão com velocidade de 72 km/h, conforme indica a figura. Qual é a intensidade da força normal que a pista exerce no carro? É dado g = 10 m/s2. a) 4800N b) 8000 N c) 11200 N d) 15.600 N e) 16.800 N IMPORTANTE!! Nesse tipo de movimento aceleração tangencial é nula, a aceleração centripetal atua na direção do centro da circunferência. Então a força centrípeta também atua para o centro. FÍSICA MECÂNICA | 64 02. Um carro de 800 kg, deslocando-se numa estrada, passa pelo ponto mais alto de uma lombada com velocidade de 72 km/h, conforme indica a figura. Qual é a intensidade da força normal que a pista exerce no carro? É dado g = 10 m/s2. a) 4800N b) 8000 N c) 11200 N d) 15.600 N e) 16.800 N 03. (PUC-SP 2003) Um avião descreve, em seu movimento, uma trajetória circular, no plano vertical (loop), de raio R=40 m, apresentando no ponto mais baixo de sua trajetória uma velocidade de 144 km/h. Sabendo-se que o piloto do avião tem massa de 70 kg, a força de reação normal, aplicada pelo banco sobre o piloto, no ponto mais baixo, tem intensidade a) 36 988 N b) 36 288 N c) 3 500 N d) 2 800 N e) 700 N 04. (Mackenzie-SP) A figura representa a seção vertical deAum trecho de rodovia. Os raios de curvatura dos pontos A e B são iguais e o trechoAque contém o ponto C é horizontal. Um automóvel percorre a rodovia comAvelocidade escalar constante. Sendo NA, NB e NC a reação normal da rodovia sobre o carro nos pontos A, B e C,Arespectivamente, podemos dizer que: a) NB > NA > NC. b) NB > NC > NA. c) NC > NB > NA. d)NA > NB > NC. e) NA = NC = NB. GABARITO 1C 2A 3C 4B CURIOSIDADE Diferença entre aceleração centrípeta e centrifuga. Ambas, aceleração centrífuga e aceleração centrípeta, tem mesma direção, porém sentido contrário. Da mesma forma, a força centrípeta tem mesma intensidade e direção da força centrífuga, porém tem sentido contrário. Não pode-se afirmar que são forças de reação, pois dependendo referencial em que se está observando admite-se diferente interpretação. A força que enxuga a roupa na maquina de lavar é a centrifuga. FÍSICA MECÂNICA | 65 SE LIGA NO ENEM!!! 01. (SARAIVA – MODELO ENEM) No esquema abaixo aparece, no ponto P, um carrinho de massa 2,0 kg, que percorre a trajetória indicada da esquerda para a direita. A aceleração escalar do carrinho é constante e seu módulo vale 0,50 m/s2. As setas enumeradas de I a V representam vetores que podem estar relacionados com a situação proposta. A velocidade vetorial e a aceleração do carrinho em P é mais bem representada pelos vetores, respectivamente: a) I e II; b) I e III; c) II e III; d) IV e I; e) V e III. 02. (Cesgranrio-RJ-MODELO ENEM) Uma nave Mariner permanece alguns meses em órbita circular em torno de Marte. Durante essa fase, as forças que agem sobre a nave são, em um referencial inercial ligado ao centro do planeta: 03. (ENEM-2014) Um professor utiliza essa história em quadrinhos para discutir com os estudantes o movimento de satélites. Nesse sentido, pede a eles que analisem o movimento do coelhinho, considerando o módulo da velocidade constante. Desprezando a existência de forças dissipativas, o vetor aceleração tangencial do coelhinho, no terceiro quadrinho, é a) nulo. b) paralelo à sua velocidade linear e no mesmo sentido. c) paralelo à sua velocidade linear e no sentido oposto. d) perpendicular à sua velocidade linear e dirigido para o centro da Terra. e) perpendicular à sua velocidade linear e dirigido para fora da superfície da Terra. FÍSICA MECÂNICA | 66 04. (ENEM 2005) Observe o fenômeno indicado na tirinha abaixo. A força que atua sobre o peso e produz o deslocamento vertical da garrafa é a força de inércia. (B) gravitacional. (C) de empuxo. (D) centrípeta. (E) elástica. 05. (ENEM-2012) O Brasil pode se transformar no primeiro país das Américas a entrar no seleto grupo das nações que dispõem de trens-bala. O Ministério dos Transportes prevê o lançamento do edital de licitação internacional para a construção da ferrovia de alta velocidade Rio-São Paulo. A viagem ligará os 403 quilômetros entre a Central do Brasil, no Rio, e a Estação da Luz, no centro da capital paulista, em uma hora e 25 minutos. Devido à alta velocidade, um dos problemas a ser enfrentado na escolha do trajeto que será percorrido pelo trem é o dimensionamento das curvas. Considerando-se que uma aceleração lateral confortável para os passageiros e segura para o trem seja de 0,1 g, em que g é a aceleração da gravidade (considerada igual a 10 m/s2), e que a velocidade do trem se mantenha constante em todo o percurso, seria correto prever que as curvas existentes no trajeto deveriam ter raio de curvatura mínimo de, aproximadamente, (A) 80 m. (B) 430 m. (C) 800 m. (D) 1.600 m. (E) 6.400 m. 06. (SARAIVA – MODELO ENEM) No esquema abaixo, um homem faz com que um balde cheio de água, dotado de uma alça fixa em relação ao recipiente, realize uma volta circular de raio R = 90cm num plano vertical. Sabendo que o módulo da aceleração da gravidade vale g, a mínima velocidade linear do balde no ponto A (mais alto da trajetória) para que a água não caia deve ser, a) 2m/s b) 3m/s c) 4m/s d) 5m/s e) 6m/s GABARITO1B 2C 3A 4D 5E 6B FÍSICA MECÂNICA | 67 TRABALHO DE UMA FORÇA PARALELA AO DESLOCAMENTO "Quando aplicamos uma força sobre um corpo, provocando um deslocamento, estamos gastando energia, estamos realizando um trabalho." W = F.d w = trabalho (J) F = força (N) d = distância (m) unidade de trabalho no SI é: J (Joule) TRABALHO MOTOR ( >0) : A força tem o sentido do movimento. TRABALHO RESISTENTE ( <0) : A força tem sentido contrario ao sentido do movimento. EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Calcular o trabalho realizado por uma força de 28 N que desloca um objeto numa distância de 2 m na mesma direção e sentido da força. 2. Uma força constante de 20 N produz, em um corpo, um deslocamento de 0,5 m no mesmo sentido da força. Calcule o trabalho realizado por essa força. 3. Um boi arrasta um arado, puxando-o com uma força de 900 N. Sabendo que o trabalho realizado pelo foi de 18000 J, calcule a distância percorrida pelo boi. 4. Um carrinho se desloca num plano horizontal sob a ação de uma força horizontal de 50 N. Sendo 400 J o trabalho realizado por essa força, calcule a distância percorrida. 5. Aplica-se uma força horizontal de 10 N sobre um corpo que desloca-se numa trajetória retilínea de acordo com a equação s = 10 + 3t + t2, no SI. Calcule o trabalho realizado pela força em 5 s. 6. Sobre um corpo de massa 10 kg, inicialmente em repouso, atua uma força F que faz variai sua velocidade para 28 m/s em 4 segundos. Determine: a) a aceleração do corpo; b) o valor da força F; c) o trabalho realizado pela força F para deslocar o corpo de 6 m. 7. Um carro percorre uma estrada reta e horizontal, em movimento uniforme, com velocidade constante de 20 m/s, sob a ação de uma força de 1800 N exercida pelo motor. Calcule o trabalho realizado pelo motor em 4s. Questões 8. Uma moça está em pé, parada, segurando uma bolsa de 40N de peso. Ela está realizando um trabalho físico? Por quê? 9. Cientificamente falando, o que é necessário para que possamos dizer que um trabalho foi realizado? 10. Como se calcula o trabalho realizado por uma força? 11. Do ponto de vista da Física, uma pessoa que permanece sentada está realizando algum trabalho? 12. O que se entende por trabalho motor? E trabalho resistente? EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1-Um carrinho é deslocado num plano horizontal sob a ação de uma força horizontal constante. Sendo 600 J o trabalho realizado por essa força, calcule a distância percorrida. FÍSICA MECÂNICA | 68 a) 600m b) 200m c) 120m d) 12m e) 4m 2-Um boi arrasta um arado, puxando-o com uma força de 200 N. Sabendo que o trabalho realizado pelo foi de 18000 J, a calcule distância percorrida pelo boi foi de, a) 36000m b) 360m c) 180m d) 90m e) 30m 3-Aplica-se uma força horizontal de 10 N sobre um corpo que desloca-se numa trajetória retilínea de acordo com a equação s = 10 + 3t + t2, no SI. Calcule o trabalho realizado pela força em 10 s a) 100J b) 200J c) 300J d) 400J e) 500J 4-(Faap) Um trator utilizado para lavrar a terra arrasta um arado com uma força de 10.000N. Que trabalho se realiza neste caso num percurso de 200m? a) 20 . 106 joules b) 200 . 106 joules c) 50 joules d) 500 joules e) 2 . 106 joules 05. (UFAM) Um bloco está inicialmente em repouso no ponto A de uma superfície horizontal. Sobre este bloco aplica-se uma força constante F, cujas componentes valem 15 NxF e 10 NyF , como mostra a figura. Qual o trabalho realizado por esta força, quando o bloco se deslocar horizontalmente do ponto A para o ponto B, cuja distância entre eles vale 2 md ? a) 30 J b) 50 J c) 20 J d) 10 J e) 15 J GABARITO 1D 2D 3D 4E 5A FÍSICA MECÂNICA | 69 TRABALHO DE UMAFORÇA NÃO-PARALELA AO DESLOCAMENTO W = F. d . cos = ângulo formado pela força e a direção horizontal. Exercícios 1. Um corpo é arrastado sobre um plano horizontal por uma força de 20 N. Essa força forma ângulo de 37o com o deslocamento do corpo, que é de 4 m. Calcule o trabalho da força. Dado: cos 37o = 0,8. 2. Um trenó é puxado sobre uma superfície plana e horizontal por uma força F = 600 N. O ângulo entre essa força e o sentido do movimento é 30o . Sendo o deslocamento do trenó igual a 50 m, calcule o trabalho realizado pela força F. Dado: cos 30o = 0,9 TRABALHO PELA ÁREA PROPRIEDADE: "O trabalho é numericamente igual a área, num gráfico da força em função do deslocamento." EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01. (FGV) Mantendo uma inclinação de 60º com o plano da lixa, uma pessoa arrasta sobre esta a cabeça de um palito de fósforos, deslocando-o com velocidade constante por uma distância de 5 cm, e ao final desse deslocamento, a pólvora se põe em chamas. Se a intensidade da força, constante, aplicada sobre o palito é 2 N, a energia empregada no acendimento deste, desconsiderando-se eventuais perdas, é: Dados: 2 1 60º cos ; 2 3 60º sen a) J 10 x 3 5 -2 b) 5 x 102 J c) J 10 x 3 2 -2 d) 2 x 102 J e) J 10 x 3 -2 02. (FMTM MG) Ao passear com seu bebê em um terreno horizontal, um pai aplica sobre o carrinho uma força de intensidade constante e módulo 8 N na direção e sentido mostrados no esquema. Se durante um trecho retilíneo de 100 m o carrinho mantém velocidade constante, o valor absoluto do trabalho realizado pelas forças dissipativas que agem sobre o carrinho, expresso em joules, é: Dados: sen = 0,64 cos = 0,77 FÍSICA MECÂNICA | 70 a) 400. b) 512. c) 616. d) 770. e) 800. 03. (FPS PE) Uma caixa é deslocada na direção horizontal por uma força constante cujo módulo vale 4,0 N. A força é aplicada em uma direção que está a = 30º da direção horizontal, conforme indica a figura abaixo. A caixa é deslocada da posição A até a posição B, realizando um deslocamento d = 5,0 metros. Considere que sen(30º) = 0.5; cos(30º) = 0.87. O trabalho realizado pela força aplicada para mover a caixa será de aproximadamente: a) 17,4 Joules b) 8,7 Joules c) 4,4 Joules d) 34,8 Joules e) 2,2 Joules 04. (UNIFOR CE) O gráfico abaixo representa a intensidade da força resultante, de direção constante, que atua em um corpo de massa 5,0kg, inicialmente em repouso, em função de tempo. O trabalho realizado por essa força resultante no intervalo de 0 a 5,0s, em joules, foi a) 5,0 103 b) 2,5 103 c) 5,0 102 d) 2,5 102 e) 1,0 102 05. (Unesp) Uma força atuando em uma caixa varia com a distância x de acordo com o gráfico. O trabalho realizado por essa força para mover a caixa da posição x = 0 até a posição x = 6 m vale a) 5 J. b) 15 J. c) 20 J. d) 25 J. e) 30 J. 06. (PUC PR) O corpo representado está sendo deslocado por uma força de direção e sentido constante e módulo variável, conforme o diagrama abaixo. O trabalho realizado por essa força ao deslocar o corpo da posição 5 m à posição 20 m é. a) 350 J b) 600 J c) 300 J d) 100 J e) 450 J Gabarito: 1B 2C 3A 4D 5D 6A FÍSICA MECÂNICA | 71 TRABALHO DA FORÇA PESO W = P. h W = ± m.g.h W = trabalho (J) P = peso (N) h = altura (m) P = m.g g = aceleração da gravidade (m/s2) (W>0) : A força tem o sentido do movimento. (W<0) : A força tem sentido contrario ao sentido do movimento. Em qual dos dois caminhos o trabalho da força peso é maior, quando a pessoa subir pela direita ou esquerda ? EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Para elevar um livro que pesa 5 N, do chão até uma altura de 2m, qual o valor do trabalho necessário? 2. Uma pessoa realizou um trabalho de 9 J para levantar verticalmente uma caixa que pesa 4 N. Quantos metros atingiu a altura da caixa? 3. Um bloco de massa 2 kg é tirado do solo e colocado a uma altura de 5 m. Determine o trabalho da força peso. 4. Uma pedra de massa 0,5 kg é libertada da altura de 20 m em relação ao solo. Determine o trabalho da força peso para trazê-la até o solo. 5. Você pega do chão um pacote de açúcar de 5 kg e coloca-o em uma prateleira a 2m de altura. Enquanto você levanta o pacote, a força que você aplica sobre ele realiza um trabalho. A força peso que age sobre o pacote também realiza um trabalho. Considerando g = 10 m/s2, determine: a) quanto vale o peso desse pacote de açúcar? b) calcule o trabalho realizado pela força peso durante a subida do pacote. Lembre que esse trabalho é negativo. 6. Um corpo de peso P = 200 N é levantado até a altura de 2 m por uma força F = 250 N. Calcule o trabalho realizado: a) pela força F; b) pelo peso P. EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01 - (UEL PR) Um motociclista resolve ir para a praia e pretende levar a sua motocicleta em uma caminhonete. Para colocar a motociclista na caminhonete ele pode ergue-la verticalmente ou empurra-la por uma rampa. Considerando desprezíveis as perdas por atrito, assinale a alternativa correta: a) O trabalho realizado para elevar a motocicleta verticalmente é maior. b) O trabalho realizado pelo motociclista, em ambas as situações, é o mesmo. NOTA O trabalho da força peso independe do caminho, ou seja se a massa da pessoa é a mesma, para uma mesma altura o trabalho da força peso será a mesma, pois o trabalho da força peso só depende da altura. FÍSICA MECÂNICA | 72 c) A potência aplicada pelo motociclista, em ambas as situações, é a mesma. d) O trabalho realizado para elevar a motocicleta ao longo da rampa é menor. e) A força aplicada para elevar a motocicleta ao longo da rampa é maior. 02-(Udesc) Um atleta de 70kg, numa determinada competição, salta sobre um obstáculo de 1,20 metros de altura. Use: (g = 10 m/s2) Então o peso do atleta e o trabalho físico realizado pelo mesmo durante o salto, corresponde respectivamente a, a) 700J e 840J b) 840J e 700J c) 360J e 720J d) 120J e 360J 03-(Fei) Um corpo de massa 5kg é retirado de um ponto A e levado para um ponto B, distante 40m na horizontal e 30m na vertical traçadas a partir do ponto A. Qual é o módulo do trabalho realizado pela força peso? a) 2500 J b) 2000 J c) 900 J d) 500 J e) 1500 J 04. (Uel ) Um objeto de 2,0kg cai da janela de um apartamento até uma laje que está 4,0m abaixo do ponto de início da queda. Se a aceleração da gravidade for 9,8m/s2, o trabalho realizado pela força gravitacional será: a) -4,9 J b) 19,6 J c) -39,2 J d) 78,4 J e) 156,8 J 05.(Puc-rio) Durante a Olimpíada 2000, em Sidney, um atleta de salto em altura, de 60kg, atingiu a altura máxima de 2,10m, aterrizando a 3m do seu ponto inicial. Qual o trabalho realizado pelo peso durante a sua descida? (g=10m/s2) a) 1800 J b) 1260 J c) 300 J d) 180 J e) 21 J 06 - (UFF RJ) Um homem de massa 70 kg sobe uma escada, do ponto A ao ponto B, e depois desce, do ponto B ao ponto C, conforme indica a figura. Dado: g = 10 m/s2. O trabalho realizado pelo peso do homem desde o ponto A até no ponto C foi de: a) 5,6 x 102 J b) 1,4 x 103 J c) 3,5 x 103 J d) 1,4 x 102 J e) zero GABARITO 1B 2A 3E 3D 4D 5B 6D FÍSICA MECÂNICA | 73 POTÊNCIA "A potência relaciona o trabalho realizado por uma força, com o tempo gasto para realizar esse trabalho." Pot = t Pot = potência (W) = trabalho (J) t = tempo (s) unidade depotência: W (watt) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Calcule a potência de um motor, sabendo que ele é capaz de produzir um trabalho de 180 J em 20 s. 2. Uma máquina a vapor realiza um trabalho de 20000 J em 50 s. Qual é sua potência? 3. Em quanto tempo um motor de potência igual a 1500 W realiza um trabalho de 4500 J? 4. Um motor de potência 55000 W aciona um carro durante 30 minutos. Qual é o trabalho desenvolvido pelo motor do carro? 5. Uma máquina eleva um peso de 400 N a uma altura de 5 m, em 10 s. Qual a potência da máquina? 6. Um elevador de peso 4000 N sobe com velocidade constante, percorrendo 30 m em 6 s. Calcule a potência da força que movimenta o elevador. 7. Um corpo de massa 2 kg está inicialmente em repouso. Num dado instante passa a atuar sobre ele uma força F = 10 N. Sabendo que ele gasta 5s para percorrer 10 metros, calcule: a) o trabalho da força F; b) sua potência. QUESTÕES 8. Se você sobe uma escada muito depressa, acaba se cansando mais do que se tivesse feito o mesmo trabalho calmamente. Isso acontece porque você realiza um trabalho maior ou emprega uma potência maior? 9. Por que, nos trechos de serra, as estradas são constituídas de muitas curvas e não apenas de uma única linha reta? 10. Defina potência de uma força. EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1-(Fuvest ) A potência do motor de um veículo, movendo-se em trajetória retilínea horizontal, é dada por P=2.000v, onde v é a velocidade. A equação horária do movimento é s=20+10t. As grandezas envolvidas são medidas em watts, metros e segundos. Nessas condições a potência do motor é a) 4x104W b) 2x103W c) 103W d) 4x105W e) 2x104W 2-(Fuvest-gv) Uma empilhadeira elétrica transporta do chão até uma prateleira, a 6m do chão, um pacote de 120 kg. O gráfico adiante ilustra a altura do pacote em função do tempo. A potência aplicada ao corpo pela empilhadeira é: a) 120 W b) 360 W c) 720 W d) 1200 W e) 2400 W FÍSICA MECÂNICA | 74 3-(Vunesp 90) Um motor de potência útil igual a 125 W, funcionando como elevador, eleva a 10 m de altura, com velocidade constante, um corpo de peso igual a 50 N, no tempo de a) 0,4 s b) 2,5 s c) 12,5 s d) 5,0 s e) 4,0 s 4-(Uelondrina ) Um guindaste ergue um fardo, de peso 1,0.103N, do chão até 4,0m de altura, em 8,0s. A potência média do motor do guindaste, nessa operação, em watts, vale a) 1,0 . 102 b) 2,0 . 102 c) 2,5 . 102 d) 5,0 . 102 5 - Numa usina hidroelétrica as quedas d'água são utilizadas para movimentar os geradores que produzirão energia elétrica. Consideremos uma queda d'água de altura h = 20 metros e que despeja 3000 litros por segundo. Supondo g = 10 m/s2 qual a potência máxima que poderá ser gerada? a) 2,0 . 105 b) 4,0 . 105 c) 6,0 . 105 d) 8,0 . 105 Gabarito: 31E 2B 4E 4D 5C SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UNICAMP SP) Um carro recentemente lançado pela indústria brasileira tem aproximadamente 1,5T e pode acelerar, do repouso até uma velocidade escalar de 108km/h, em 10 segundos. (Fonte: Revista Quatro Rodas) Adote 1 cavalo vapor (cv) = 750W. ual a potência do motor do carro em cv? Obs.: Admita que o carro não derrape e despreze o efeito do ar. a) 100cv b) 90cv c) 85cv d) 70cv e) 55cv 02. (FUVEST SP-MODELO ENEM) Nos manuais de automóveis, a caracterização dos motores é feita em CV (cavalo-vapor). Essa unidade, proposta no tempo das primeiras máquinas a vapor, correspondia à capacidade de um cavalo típico, que conseguia erguer, na vertical, com auxílio de uma roldana, um bloco de 75 kg, à velocidade de 1 m/s. Para subir uma ladeira, inclinada como na figura, um carro de 1000 kg, mantendo uma velocidade constante de 15 m/s (54 km/h), desenvolve uma potência útil que, em CV, é, aproximadamente, de: a) 20 CV b) 40 CV c) 50 CV d) 100 CV e) 150 CV FÍSICA MECÂNICA | 75 03. (PUC PR-MODELO ENEM) O coração de um ser humano bombeia sangue para o organismo a uma potência média de 2,25 W. Durante um exercício físico, o coração de um estudante bate à razão de 120 batidas por minuto. A energia total gasta pelo coração para bombear o sangue, durante uma batida, é igual a: a) 2,250 J b) 120,000 J c) 4,500 J d) 1,125 J e) 2,125 J 04. (UNESP-MODELO ENEM) Em vários países no mundo, os recursos hídricos são utilizados como fonte de energia elétrica. O princípio de funcionamento das hidrelétricas está baseado no aproveitamento da energia potencial gravitacional da água, represada por uma barragem, para movimentar turbinas que convertem essa energia em energia elétrica. Considere que 700 m3 de água chegam por segundo a uma turbina situada 120 m abaixo do nível da represa. Se a massa específica da água é 1000 kg/m3 e considerando g = 10 m/s2, calcule a potência fornecida pelo fluxo de água. a) 2,4 . 108 W b) 3,2 . 108 W c) 5,6 . 108 W d) 7,5 . 108 W e) 8,4 . 108 W 05. (ENEM/2009/VAZADO) Os motores elétricos são dispositivos com diversas aplicações, dentre elas, destacam-se aquelas que proporcionam conforto e praticidade para as pessoas. É inegável a preferência pelo uso de elevadores quando o objetivo é o transporte de pessoas pelos andares de prédios elevados. Nesse caso, um dimensionamento preciso da potência dos motores utilizados nos elevadores é muito importante e deve levar em consideração fatores como economia de energia e segurança. Considere que um elevador de 800kg, quando lotado com oito pessoas ou 600kg, precisa ser projetado. Para tanto, alguns parâmetros deverão ser dimensionados. O motor será ligado àrede elétrica que fornece 220 volts de tensão. O elevador deve subir 10 andares, em torno de 30 metros, a uma velocidade constante de 4 metros por segundo. Para fazer uma estimativa simples da potência necessária e da corrente que deve ser fornecida ao motor do elevador para ele operar com lotação máxima, considere que a tensão seja contínua, que a aceleração da gravidade vale 10m/s² e que o atrito pode ser desprezado. Nesse caso, para um elevador lotado, a potência média de saída do motor do elevador e a corrente elétrica máxima que passa no motor serão respectivamente de: a) 24kW e 109 A. b) 32kW e 145 A. c) 56kW e 255 A. d) 180kW e 818 A. e) 240kW e 1090A. 06. (ENEM-2016) A usina de Itaipu é uma das maiores hidrelétricas do mundo em geração de energia. Com 20 unidades geradoras e 14 000 MW de potência total instalada, apresenta uma queda de 118,4 m e vazão nominal de 690 m3 /s por unidade geradora. O cálculo da potência teórica leva em conta a altura da massa de água represada pela barragem, a gravidade local (10 m/s2 ) e a densidade da água (1 000 kg/m3 ). A diferença entre a potência teórica e a instalada é a potência não aproveitada. Disponível em: www.itaipu.gov.br. Acesso em: 11 maio 2013 (adaptado). Qual é a potência, em MW, não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu? a) 0 b) 1,18 c) 116,96 d) 816,96 e) 13 183,04 GABARITO 1B 2A 3D 4E 5C 6C FÍSICA MECÂNICA | 76 RENDIMENTO "Uma máquina nunca aproveita totalmente a energia que lhe é fornecida, uma grande parte é perdida, por isso precisamos conhecer seu rendimento." Pt = Pu + Pd Pt = potência total Pu = potência útil Pd = potência dissipada = Pt Pu = rendimento EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um motor de potência 10000 W utiliza efetivamente em sua operação 7000 W. Qual o seu rendimento? 2. Um dispositivo consome uma potência total de 1000 W, e realiza um trabalho útil de potência 800 W. Determine o rendimento desse dispositivo. 3. O rendimento de uma máquina é 80 %. Se a potência total recebida é 6000 W, qual a potência efetivamente utilizada?4. O rendimento de uma máquina é de 70 % e a potência dissipada vale 300 W. Determine: a) a potência útil; b) a potência total fornecida à máquina. 5. O rendimento de uma máquina é 55 %. Se a potência total recebida é 4000 W, qual a potência efetivamente utilizada? SE LIGA NO ENEM!!! 01. (ENEM/1999) O diagrama abaixo representa a energia solar que atinge a Terra e sua utilização na geração de eletricidade. A energia solar é responsável pela manutenção do ciclo da água, pela movimentação do ar, e pelo ciclo do carbono que ocorre através da fotossíntese dos vegetais, da decomposição e da respiração dos seres vivos, além da formação de combustíveis fósseis. LEMBRE-SE Quando compramos um eletrodoméstico como ar condicionado geladeira, observamos que o mesmo vem com um selo do Imetro. Esse selo revela quanto aquele equipamento é eficiente, cuidado para não comprar gato por lebre. O ideal é comprar sempre os equipamentos com classificação A, pois o rendimento desses equipamentos é melhor, ou seja existe um melhor aproveitamento da energia elétrica. FÍSICA MECÂNICA | 77 De acordo com o diagrama, a humanidade aproveita, na forma de energia elétrica, uma fração da energia recebida como radiação solar, correspondente a: A) 4 10-9 B) 2,5 10-6 C) 4 10-4 D) 2,5 10-3 E) 4 10-2 02. (ESCS DF-MODELO ENEM) Um automóvel com potência de 100 cv desloca-se em uma estrada horizontal reta e plana, com velocidade constante de 23 m/s. Sendo somente 14% dessa potência transmitida para as rodas, qual será, em N, a intensidade da força F , horizontal, que o impulsiona? (Dados: 1cv = 736 W) a) 3,2 b) 224 c) 320 d) 322 e) 448 03. (ENEM/1998) A eficiência de uma usina, do tipo da representada na figura da questão anterior, é da ordem de 0,9, ou seja, 90% da energia da água no início do processo se transforma em energia elétrica. A usina Ji-Paraná, do Estado de Rondônia, tem potência instalada de 512 Milhões de Watt, e a barragem tem altura de aproximadamente 120m. A vazão do rio Ji-Paraná, em litros de água por segundo, deve ser da ordem de: (A) 50 (B) 500 (C) 5.000 (D) 50.000 (E) 500.000 04. (ENEM/2009) A eficiência de um processo de conversão de energia é definida como a razão entre a produção de energia ou trabalho útil e o total de entrada de energia no processo. A figura mostra um processo com diversas etapas. Nesse caso, a eficiência geral será igual ao produto das eficiências das etapas individuais. A entrada de energia que não se transforma em trabalho útil é perdida sob formas não utilizáveis (como resíduos de calor). Aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia implica economizar recursos e combustíveis. Das propostas seguintes, qual resultará em maior aumento da eficiência geral do processo? A) Aumentar a quantidade de combustível para queima na usina de força. B) Utilizar lâmpadas incandescentes, que geram pouco calor e muita luminosidade. C) Manter o menor número possível de aparelhos elétricos em funcionamento nas moradias. D) Utilizar cabos com menor diâmetro nas linhas de transmissão a fim de economizar o material condutor. E) Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras nas linhas de transmissão e lâmpadas fluorescentes nas moradias. 05. (FATEC SP-MODELO ENEM) No Sistema Internacional, a unidade de potência é watt (W). Usando apenas unidades das grandezas fundamentais, o watt equivale a: a) kg · m/s b) kg ·m2/s c) kg · m/s2 d) kg ·m2/s2 e) kg ·m2/s3 GABARITO 1B 2E 3E 4E 5E FÍSICA MECÂNICA | 78 ENERGIA Tudo acontece graças à energia: sem ela não teria vida na terra. A energia classifica-se em 7 tipos: energia química, luminosa, nuclear, etc. Todos os tipos de energia podem ser transformado em outro, os qual implica sempre a realização de um trabalho. A energia existe em diversa formas. Estas incluem a energia calórica, que aumenta a temperatura da matéria; energia elétrica, que faz possível o fluxo da carga por um circuito, e a energia química contida nos combustíveis. O sol fornece energia radiante, que constitui o espetro electromagnético e inclui luz, calor e raios ultravioletas. A energia cinética, é a parte da energia mecânica de um corpo e corresponde ao trabalho ou as transformações que um corpo pode produzir, devido a seu movimento, isto é, todos os corpos em movimento têm energia cinética, quando está em repouso, não tem energia cinética. Esta capacidade de realizar mudanças, que possuem os corpos em movimentos, se deve fundamentalmente, a dois fatores: a massa do corpo e sua velocidade. Um corpo que possui uma grande massa, poderá produzir grandes efeitos e transformações devido a seu movimento. DISPONÍVEL EM: http://www.resumosetrabalhos.com.br/energia-cinetica.html EXERCÍCIOS BÁSICOS 01. Cite um exemplo para cada transformação de energia listada abaixo: (A) Energia elétrica → Energia térmica: (B) Energia elétrica → Energia luminosa: (C) Energia nuclear → Energia cinética: (D) Energia química → Energia cinética: (E) Energia térmica → Energia elétrica: (F) Energia cinética → Energia potencial gravitacional (G) Energia elástica → Energia cinética: 02. Cite a PRINCIPAL transformação de energia que ocorre nos itens abaixo: (A) Lâmpada: Energia ____________ → Energia _________________ (B) Usina eólica: Energia ____________ → Energia _________________ (C) Microfone Energia ____________ → Energia _________________ (D) Pilha: Energia ____________ → Energia _________________ Disponível em: http://transetransenergia.blogspot.com.br/ SE LIGA NO ENEM!!! 01-(Pucpr-MODELO ENEM) Vários processos físicos envolvem transformações entre formas diferentes de energia. Associe a coluna superior com a coluna inferior, e assinale a alternativa que indica corretamente as associações entre as colunas: Dispositivo mecânico ou gerador: 1. Pilha de rádio 2. Gerador de usina hidrelétrica 3. Chuveiro elétrico 4. Alto-falante FÍSICA MECÂNICA | 79 5. Máquina a vapor Transformação de tipo de energia: a. Elétrica em Mecânica b. Elétrica em Térmica c. Térmica em Mecânica d. Química em Elétrica e. Mecânica em Elétrica a) 1-d, 2-e, 3-b, 4-a, 5-c b) 1-d, 2-a, 3-b, 4-e, 5-c c) 1-b, 2-e, 3-d, 4-a, 5-c d) 1-d, 2-b, 3-c, 4-a, 5-e e) 1-b, 2-a, 3-d, 4-e, 5-c 02. (ENEM/1999) A tabela a seguir apresenta alguns exemplos de processos, fenômenos ou objetos em que ocorrem transformações de energia. Nessa tabela, aparecem as direções de transformação de energia. Por exemplo, o termopar é um dispositivo onde energia térmica se transforma em energia elétrica Dentre os processos indicados na tabela, ocorre conservação de energia (A) em todos os processos. (B) somente nos processos que envolvem transformações de energia sem dissipação de calor. (C) somente nos processos que envolvem transformações de energia mecânica. (D) somente nos processos que não envolvem energia química. (E) somente nos processos que não envolvem nem energia química nem energia térmica 03. (MODELO ENEM) . As usinas hidrelétricas fornecem energia elétrica porque funcionam como grandes geradores: a) eletromecânicos. b) fotoelétricos. c) eletroquímicos. d) turboelétricos. e) termoelétricos. GABARITO 1A 2A 3A CURIOSIDADE !!! EFEITO JOULE Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica. Este fenômeno é conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico BritânicoJames Prescott Joule (1818-1889) A descoberta da relação entre eletricidade e calor trouxe ao homem vários benefícios. Muitos aparelhos que utilizamos no nosso dia-a-dia têm seus funcionamentos baseados no Efeito Joule, alguns exemplos são: Lâmpada: um filamento de tungstênio no interior da lâmpada é aquecido com a passagem da corrente elétrica tornando-se incandescente, emitindo luz. Chuveiro: um resistor aquece por Efeito Joule a água que o envolve. Disponível em: http://www.efeitojoule.com/2008/04/efeito-joule.html http://www.efeitojoule.com/2008/04/eletrizacao-condutores-e-isolantes.html http://www.efeitojoule.com/2008/09/geracao-energia-eletrica.html http://www.efeitojoule.com/2008/09/geracao-energia-eletrica.html http://www.efeitojoule.com/2009/01/calor-energia-termica-calor-energia.html http://www.efeitojoule.com/2008/07/james-prescott-joule_04.html http://www.efeitojoule.com/2008/09/eletricidade.html http://www.efeitojoule.com/2008/12/aplicacoes-efeito-joule-lampada.html http://www.efeitojoule.com/2010/02/aplicacoes-efeito-joule-chuveiro.html FÍSICA MECÂNICA | 80 ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL "Energia que o corpo adquire quando é elevado em relação a um determinado nível." Ep = m.g.h Ep = energia potencial (J) m = massa (kg) g = aceleração da gravidade (m/s2) h = altura (m) EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Um corpo com massa de 2 kg está a uma altura de 160 m do solo. Calcular a energia potencial gravitacional desse corpo em relação ao solo, considerando g=10 m/s2. 2. Determine a energia potencial gravitacional, em relação ao solo, de uma jarra com água, de massa 2 kg, que está sobre uma mesa de 0,80 m de altura, num local onde g=10 m/s2. 3. Quanto varia a energia potencial gravitacional de uma pessoa de massa 80 kg ao subir do solo até uma altura de 30 m? adote g = 10 m/s2. 4. Um corpo de massa 2 kg tem energia potencial gravitacional de 1000 J em relação ao solo. Sabendo que g=10 m/s2, calcule a que altura o corpo encontra- se do solo. SE LIGA NO ENEM!!! 01. (G1 - ifsp-MODELO ENEM) Arlindo é um trabalhador dedicado. Passa grande parte do tempo de seu dia subindo e descendo escadas, pois trabalha fazendo manutenção em edifícios, muitas vezes no alto. Considere que, ao realizar um de seus serviços, ele tenha subido uma escada com velocidade escalar constante. Nesse movimento, pode-se afirmar que, em relação ao nível horizontal do solo, o centro de massa do corpo de Arlindo a) perdeu energia cinética. b) ganhou energia cinética. c) perdeu energia potencial gravitacional. d) ganhou energia potencial gravitacional. e) perdeu energia mecânica. 02. (UNESP-MODELO ENEM) As pirâmides do Egito estão entre as construções mais conhecidas em todo o mundo, entre outras coisas pela incrível capacidade de engenharia de um povo com uma tecnologia muito menos desenvolvida do que a que temos hoje. A Grande Pirâmide de Gizé foi a construção humana mais alta por mais de 4 000 anos. Considere que, em média, cada bloco de pedra tenha 2 toneladas, altura desprezível comparada à da pirâmide e que a altura da pirâmide seja de 140 m. Adotando g = 10 m/s2, a energia potencial de um bloco no topo da pirâmide, em relação à sua base, é de FÍSICA MECÂNICA | 81 a) 28 kJ. b) 56 kJ. c) 280 kJ. d) 560 kJ. e) 2 800 kJ. 03. (UFAL-MODELO ENEM) Um estudante de peso 600 N salta de “bungee jumping” de uma ponte a uma distância considerável do solo (ver figura). Inicialmente, a corda elástica atada aos seus tornozelos está totalmente sem tensão (energia potencial elástica nula). O estudante cai, a partir do repouso, uma distância vertical máxima de 40 m, em relação ao seu ponto de partida. Desprezando-se as variações de energia cinética e potencial da corda elástica ideal, bem como as perdas de energia por dissipação, qual a energia potencial elástica armazenada na corda quando o estudante se encontra no ponto mais baixo da sua trajetória? a) 12000 J b) 24000 J c) 120000 J d) 240000 J e) 1200000 J 04. (MODELO ENEM) O Monte Everest, também conhecidono Nepal como Sagarmāthā eo Tibete como Homolungma, é a montanha mais alta da Terra. Seu pico está a 8.800 metros acima do nível do mar. O monte está localizado na cordilheira Mahalangur Himal, no Nepal. Supondo que o brasileiro Waldemar Niclevicz, tenha 80kg, qual a energia acumulada pelo brasileiro para chegar ao seu pico, a) 3,2 . 106 J b) 4,4 . 106 J c) 6,02 . 106 J d) 7,04 . 106 J e) 9,05 . 106 J 05. (MODELO ENEM) Com 300m de comprimento a Torre Eiffel é uma das atrações mais procuradas do mundo pelos turistas, quem quiser visitar vale seguir a regra da antecedência para conseguir o ingresso, sendo importante tentar comprá-lo online com pelo menos uns 3 meses de antecedência no mínimo. E se puder escolher um horário para visita, tente ir mais no final de tarde para ter uma das visões mais lindas de Paris com o por do sol e anoitecer, podendo ver a “Cidade Luz” se iluminando…Imagina como seria incrível ter essa vista todos os dias, morando nesse lugar? Supondo que um turista carregue sua mala até o topo da torre, e essa mala tenha adquirido 12000J de energia. A massa dessa mala é, a) 1kg b) 2kg c) 3kg d) 4kg e) 5kg GABARITO 1D 2E 3B 4D 5D https://pt.wikipedia.org/wiki/Nepal https://pt.wikipedia.org/wiki/Tibete https://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_das_montanhas_mais_altas https://pt.wikipedia.org/wiki/Terra https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADvel_do_mar https://pt.wikipedia.org/wiki/Cordilheira https://pt.wikipedia.org/wiki/Mahalangur_Himal https://www.facebook.com/waldemar.niclevicz/ FÍSICA MECÂNICA | 82 ENERGIA CINÉTICA "Energia que o corpo adquire devido a sua velocidade." Ec = 2 . 2vm Ec = energia cinética (J) m = massa (kg) v = velocidade (m/s) Exercícios 1. Qual a energia cinética de um veículo de 700 kg de massa, quando sua velocidade é de 20m/s? 2. Qual a energia cinética de um carro com massa 1500 kg que viaja a 20 m/s? 3. Qual a massa de uma pedra que foi lançada com uma velocidade de 5 m/s, sabendo-se que nesse instante ele possui uma energia cinética de 25 J? 4. A energia cinética de um corpo é 1800 J e sua massa é 2 kg. Determine sua velocidade. 05. “estilingue humano”: Imagine que o rapaz que come pizza enquanto anda no estilingue humano tenha uma massa de 73kg. Em determinado momento ele adquire uma velocidade de 20m/s. Qual a sua energia cinética? a) 730 J b) 1460 J c) 14.600 J d) 18600J e) 22.400 J 06 . (UFAM) Um bloco de massa m = 2 kg é lançado verticalmente para cima com uma velocidade inicial de V0 = 3m/s. A energia potencial no ponto mais alto da trajetória é: a) 10 J b) 9 J c) 12 J d) 6 J e) 5 J SE LIGA NO ENEM!!! 01 - (UFRN-MODELO ENEM) Contrariando os ensinamentos da física aristotélica, Galileu Galilei (1564- 1642) afirmou que, desprezando-se a resistência do ar, dois corpos de massas diferentes atingiriam simultaneamente o solo, se abandonados de uma mesma altura, num mesmo instante e com velocidades iniciais iguais a zero. Para demonstrar experimentalmente tal afirmativa, em um laboratório de Física, duas esferas de massas diferentes foram abandonadas de uma mesma altura, dentro de uma câmara de vácuo, e atingiram o solo ao mesmo tempo. Do experimento realizado, pode-se concluir também que as duas esferas chegaram ao solo a) com a mesma velocidade, mas com energia cinética diferente. FÍSICA MECÂNICA | 83 b) com a mesma energia cinética, mas com velocidade diferente. c) com diferentes valores de velocidade e de energia cinética. d) com os mesmosvalores de energia cinética e de velocidade. 02. (UFAM - MODELO ENEM) Um objeto é abandonado a partir do repouso, em t = 0, no topo de um plano inclinado sem atrito. O gráfico que melhor representa a variação da energia cinética K do objeto em função do tempo é: a) b) c) d) e) 04. (PUC MG - MODELO ENEM) Um ciclista desce uma rua inclinada, com forte vento contrário ao seu movimento, com velocidade constante. Pode-se afirmar que: a) sua energia cinética está aumentando. b) sua energia potencial gravitacional está diminuindo. c) sua energia cinética está diminuindo. d) sua energia potencial gravitacional é constante. 05. (UNIRIO RJ - MODELO ENEM) Há poucos dias, um jornal de grande circulação no Rio de Janeiro mostrou fotos de motoristas infratores: ônibus que ultrapassam sinais, carros estacionados sobre a calçada, impedindo a passagem de pedestres. Normalmente, tais agressões são esquecidas e tudo continua como sempre. Muito se diz sobre o trânsito do RJ: “É caótico”; “É caso de polícia”; “É falta de respeito”, etc. O que não se diz é que se trata, também, de falta de conhecimento dos princípios elementares da Física ensinada no Ensino Médio. É comum estarmos dirigindo e vermos automóveis e, principalmente ônibus, que mudam de pista várias vezes, pensando ganhar poucos metros ou alguns segundos. Nos dois casos, ou o sinal fecha logo a seguir, ou o passageiro solicita a parada do ônibus, o que faz com que o veículo ultrapassado e o incauto ultrapassador terminem por arrancar juntos, após cada parada. No momento de uma ultrapassagem infeliz desse tipo, o motorista, muitas vezes, sofre um acidente e não consegue explicar porque tanto estrago. Ele não se dá conta, mas, ao dobrar sua velocidade, sua energia cinética: a) dobrou b) triplicou c) aumentou quatro vezes d) aumentou seis vezes e) aumentou oito vezes GABARITO 1A 2A 3B 4B 5C FÍSICA MECÂNICA | 84 2 . 2XK EPE ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA Energia acumulada nas molas quando deformadas, são chamadas de energia potencial elástica A energia potencial elástica sempre está presente quando se tem uma deformação de um elástico ou mola. É o exemplo do estilingue da criança que eu falei lá no início do texto. O fato de a criança estar com o estilingue puxado, gerou uma deformação do elástico que fez surgir uma energia potencial elástica, gerando a expectativa de movimento. Onde: EPe: Energia Potencial Elástica (J) K: constante elástica da mola (N/m) x: deformação da mola (m) DISPONÍVEL EM: http://saberenemquimicaefisica.com.br/wp/energia- mecanica-de-forma-simples-e-descontraida/ EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01. (FEPECS DF) Uma mola de constante elástica 400N/m é comprimida 10cm. Nessa situação, sua energia potencial elástica vale: a) 1J b) 2J c) 3J d) 4J e) 5J 02. (UFAM) A figura representa a intensidade de uma força F aplicada numa mola em função da deformação x. A energia potencial elástica em Joules armazenada na mola quando x = 2 cm vale: a) 0,08 b) 0,06 c) 0,6 d) 0,25 e) 0,8 03. (FATEC-SP) - Ensaia-se uma mola helicoidal. Desde sua configuração natural, ela sofre distensão x quando se a traciona com F = 10,0 N. A distensão é elástica. A energia potencial elástica adquirida pela mola vale 0,5 joules. No processo descrito, qual a deformação sofrida pela mola? a) 0,1m b) 0,2m c) 0,3m d) 0,4m e) 0,5m GABARITO 1B 2A 3A FÍSICA MECÂNICA | 85 TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA "Se aplicarmos uma força sobre um corpo nós podemos variar sua velocidade, ou seja, variar sua energia cinética." W = EcB - EcA W= trabalho (J) EcA = Energia cinética no ponto A EcB = Energia cinética no ponto B EXERCÍCIOS BÁSICOS 1. Qual o trabalho realizado por uma força que varia a velocidade de um corpo de massa 3 kg de 8 m/s a 10 m/s? 2. Qual o trabalho realizado pela força que age sobre um corpo de massa 4 kg, cuja velocidade variou de 3 m/s a 5 m/s? 3. Calcule o trabalho realizado pela força que varia a velocidade de um corpo de massa 2 kg desde vA = 5 m/s a vB = 1 m/s. 4. Um corpo de massa 10 kg, inicialmente em repouso, é posto em movimento sob a ação de uma força e adquire, após percorrer 40 m, uma velocidade de 20 m/s. Determine o valor da força aplicada no corpo. 5. Um corpo de massa 5 kg está sob a ação de uma força de 30 N que atua no sentido do movimento. Sabendo que em determinado instante a velocidade do corpo é de 10 m/s, determine sua velocidade após percorrer 15 m. EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01. (Uel) Um carro de massa 800 kg é acelerado uniformemente, de maneira tal que passa de 10m/s para 20 m/s em 4,0s. Nesse trecho do movimento, o trabalho da força resultante sobre o carro é, em joules, a) 1,2 . 106 b) 6,0 . 105 c) 2,4 . 105 d) 1,2 . 105 e) 1,2 . 104 02. (UFPA) Uma caixa de pregos de 1,0 kg é lançada sobre uma superfície plana horizontal com uma velocidade inicial de 12 m/s, movendo-se em linha reta até parar. O trabalho total realizado pela força de atrito sobre a caixa é de a) + 6 J b) – 10 J c) + 12 J d) – 72 J e) + 144 J 03. (PUC RS) Um corpo de 2,00kg de massa efetua movimento retilíneo com 5,00 m/s de velocidade, quando sobre ele passa a atuar uma força de 6,00 N, na mesma orientação da velocidade, durante 5,00 s. O valor do trabalho realizado pela força nessas condições vale: a) 200 J b) 225 J c) 375 J d) 400 J e) 425 J FÍSICA MECÂNICA | 86 04. (PUC PR) Um projétil de chumbo, de massa 10 gramas, é disparado de uma arma cujo cano mede 50 cm de comprimento, conforme a figura abaixo. O trabalho realizado, em joules, pela força expansiva dos gases resultantes da combustão da pólvora para expelir este projétil é: a) 1250000 b) 125000 c) 12500 d) 1250 e) 125 05. (UFJF MG) Um carro massa 900 kg travou completamente suas rodas para evitar uma colisão com um caminhão. A distância que o carro percorreu até alcançar o repouso foi 22 m. Sabendo que sua velocidade incial imediatmaente antes de freiar era 72 km/h, calcule o trabalho realizado sobre o carro pelas forças dissipativas. a) 125000 J b) 200000 J c) 180000 J d) 50000 J e) 75000 J GABARITO 1D 2D 3C 4D 5C SE LIGA NO ENEM!!! 01. (UEPB) Durante um dos jogos eliminatórios para a copa do mundo de 2002,. o jogador Neymar, da seleção brasileira, “cobrou” uma falta de forma tal que a bola, com massa de 500g, saindo do repouso, atingiu a velocidade final de 108 km/h. Desprezado-se todas as perdas, o módulo do trabalho, em Joules, realizado sobre a bola pelo jogador, na execução deste chute foi: a) 13,5 b) 2916 c) 22500 d) 225 e) 450 02. (ENEM-2015) Uma análise criteriosa do desempenho de UsainBolt naquebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrouque, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiroe iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram osmais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzandoessa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corporeto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durantea aceleração, o momento mais importante da corrida. Aofinal desse percurso, Bolt havia atingido a velocidademáxima de 12m/s. Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90kg, otrabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é maispróximo de a) 5,4 × 102 J. b) 6,5 × 103 J. c) 8,6 × 103 J. d) 1,3 × 104 J. e) 3,2 × 104 J. GABARITO 1D 2B FÍSICA MECÂNICA | 87 PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA "A energia não pode ser criada ou destruída, mas unicamente transformada."QUESTÕES 1. Cite alguns tipos de energia. 2. Qual a maior fonte de energia de que dispomos? 3. Cite um exemplo prático de transformação de energia. 4. Dê exemplos das seguintes transformações: a) energia elétrica em calor; b) energia elétrica em luz; c)energia térmica em energia de movimento; d)energia química em energia de movimento; e)energia de movimento em energia elétrica; EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01. (UFF RJ) O salto com vara é, sem dúvida, uma das disciplinas mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Na última Olimpíada de Atenas a atleta russa, Svetlana Feofanova, bateu o recorde feminino, saltando 4,88 m. A figura abaixo representa um atleta durante um salto com vara, em três instantes distintos. Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e III, respectivamente. a) · cinética · cinética e gravitacional · cinética e gravitacional b) · cinética e elástica · cinética, gravitacional e elástica · cinética e gravitacional c) · cinética · cinética, gravitacional e elástica · cinética e gravitacional d) · cinética e elástica · cinética e elástica · gravitacional e) · cinética e elástica · cinética e gravitacional · gravitacional 02. (UFPel RS) Os parques de diversões são lugares muito procurados por pessoas que gostam de emoções fortes. Por exemplo, na descida de um tobogã experimenta-se uma sucessão de quedas abruptas de tirar o fôlego. FÍSICA MECÂNICA | 88 Considerando o movimento de descida e desprezando o atrito, analise as afirmativas a seguir, com base em seus conhecimentos. I. A energia potencial e a velocidade aumentam. II. A energia cinética aumenta. III. A velocidade permanece constante. IV. A energia potencial diminui, e a sua velocidade aumenta. Estão corretas apenas as afirmativas a) II e IV. b) I, III e IV. c) I e II. d) II e III. e) III e IV. Gabarito: 1C 2A SE LIGA NO ENEM!!! 01. (ENEM/2011) Uma das modalidades presentes na olimpíadas é o salto com vara. As etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura: Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia conservada é necessário que a) energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV. b) energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV. c) energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial gravitacional, representada na etapa III. d) energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa IV. e) energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na etapa III. 02. (ENEM/2005) Observe a situação descrita na tirinha abaixo. Assim que o menino lança a flecha, há transformação de um tipo de energia em outra. A transformação, nesse caso, é de energia a) potencial elástica em energia gravitacional. FÍSICA MECÂNICA | 89 b) gravitacional em energia potencial. c) potencial elástica em energia cinética. d) cinética em energia potencial elástica. e) gravitacional em energia cinética. 03. (ENEM/1998) Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: (A) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina. (B) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água. (C) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento. (D) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água. (E) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água. 04. (ENEM/1998) No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere duas delas: I. cinética em elétrica II. potencial gravitacional em cinética Analisando o esquema é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre: (A) I- a água no nível h e a turbina, II- o gerador e a torre de distribuição. (B) I- a água no nível h e a turbina, II- a turbina e o gerador. (C) I- a turbina e o gerador, II- a turbina e o gerador. (D) I- a turbina e o gerador, II- a água no nível h e a turbina. (E) I- o gerador e a torre de distribuição, II- a água no nível h e a turbina. 05. (ENEM/2012) Os carrinhos de brinquedos podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial. O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito também é verificado em a) um dínamo. b) um freio de automóvel. c) um motor a combustão. d) uma usina hidroelétrica. e) uma atiradeira (estilingue) 6. (ENEM- 2010) – Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental? a) Termelétrica país é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração. b) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia. c) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população. d) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à superfície do local. e) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída. GABARITO: 1C – 2C – 3B – 4D – 5E - 6D FÍSICA MECÂNICA | 90 ENERGIA MECÂNICA "A energia mecânica é a soma da energia cinética e potencial num ponto." "A energia mecânica permanece constante, quando o corpo sobe ou desce." "Em sistemas onde não existe atrito a energia mecâcia se conserva, ou seja a energia que tinhamos antes tem que ser igual a energia que temos depois." EMA = EMB ECA + EPA = ECB + EPB QUESTÕES 1. Qual a diferença entre energia cinética e potencial? 2. O que acontece com a energia mecânica do corpo, durante a queda? 3. Uma pedra cai sob ação exclusiva de seu peso. Durante a queda, como variam suas energias cinética, potencial e mecânica? 4. Uma pedra é lançada verticalmente para cima. Desprezam-se as resistências ao movimento. Explique o que acontece com as energias cinética, potencial e mecânica da pedra até ela retornar de novo ao ponto de lançamento. 5. Uma esfera de aço afunda lentamente num barril cheio de óleo viscoso, com velocidade constante. A energia mecânica da esfera é constante ao longo de seu movimento? EXERCÍCIOS BÁSICOS 6. Um esquiador desce uma pista de esqui a partir do repouso. Qual a sua velocidade ao chegar no ponto B? desprese os atritos 7. Uma bola de boliche é libertada de uma altura de 15 m em relação ao solo. Sabendo que suamassa vale 5 kg e g = 10 m/s2, determine sua energia cinética ao atingir o solo. 8. Um corpo de massa 3 kg é abandonado do repouso e atinge o solo com velocidade de 40 m/s. Determine a altura de que o corpo foi abandonado. 9. Um carrinho está em movimento sobre uma montanha russa, como indica a figura abaixo. Qual a FÍSICA MECÂNICA | 91 velocidade do carrinho no ponto C? despreze os atritos. 10. Um corpo de massa 5 kg é lançado verticalmente para cima com velocidade igual a 10 m/s. Determine a energia potencial gravitacional, em relação ao solo, ao atingir a altura máxima. 11. Um corpo de massa 10 kg é lançada verticalmente para cima, com velocidade de 40 m/s. Calcule a altura máxima atingida. EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 1-Um ponto material de massa 0,5kg é lançado do solo verticalmente para cima com velocidade de 12m/s. Desprezandoa resistência do ar e adotando g=10m/s2, a altura máxima, em relação ao solo, que o ponto material alcança vale: a)4,0m b)5,0m c)6,4m d)7,2m e)8,6m 2-Do alto de uma torre de 61,6m de altura, lança-se verticalmente para baixo um corpo com velocidade de 8m/s. A velocidade com que o corpo atinge o solo é? a)36m/s b)25m/s c)64m/s d)10m/s e)20m/s 3- Um corpo de massa 2kg é lançado do solo verticalmente para cima com velocidade de 50m/s. Sabendo que, devido ao atrito com o ar o corpo dissipa 100j de energia sob forma de calor, determine a altura máxima atingida pelo corpo em relação ao solo. Adote g = 10m/s2. a)60,0m b)50,0m c)100,0m d)30,0m e)120,0m 5- Um pêndulo de massa 1kg é levado a posição horizontal e então é abandonado. Sabendo que o fio tem o comprimento de 0,8m e g = 10m/s2, calcule a velocidade do pendulo ao passar pela posição de altura mínima. a)6m/s b)5m/s c)4m/s d)3m/s e)2m/s 4- Numa prova de salto com vara, um atleta de 60kg de massa desenvolve uma velocidade de 10m/s para saltar. Considerando que toda energia cinética é utilizada no salto, calcule a maior altura teoricamente que o atleta pode atingir. Adote g = 10m/s2. a)4,0m b)5,0m c)6,0m d)7,0m e)8,0m FÍSICA MECÂNICA | 92 5-(UFGO) A figura representa a secção vertical de uma superfície sem atrito Calcule o valor da velocidade do corpo de massa m ao passar pelo ponto D. O corpo é abandonado do ponto A. Dados: m=20kg, g = 10m/s2, h=10m a)5,0m/s b)10,0m/s c)15,0m/s d)20,0m/s e)25,0m/s 6- Com que velocidade a esfera tem que passar pelo ponto A para chegar a B com velocidade de 25m/s? Sabe-se que no percurso AB houve perda de energia mecânica de 20% e g = 10m/s2. a)2,0m/s b)4,0m/s c)6,0m/s d)8,0m/s e)10,0m/s 7- Um corpo de massa 2kg é empurrado contra uma mola de constante elástica K = 500N/m, comprimindo-a 20cm. Ele é liberado e a mola o projeta ao longo de uma superfície lisa e horizontal que termina numa rampa inclinada, conforme indica a figura. Dado g = 10m/s2, a altura máxima atingida pelo corpo na rampa é? a)0,5m b)0,4m c)0,3m d)0,2m e)0,1m 8-Abandonado do topo de uma superfície semicilíndrica e sem atrito, um cubo de gelo desliza para frente e para traz entre os pontos A e B. A massa do cubo é de 12g e o raio do semicilindro é de 80cm. Determine a velocidade e força de reação da superfície do cubo ao passar por C, respectivamente. a)15m/s e 0,4 N b)20m/s e 0,5N c)4m/s e 0,36N d)2m/s e 0,44N e)1m/s e 0,55N GABARITO 1D 2A 3E 4C 5B 6B 7E 8A 9C FÍSICA MECÂNICA | 93 SE LIGA NO ENEM!!! 01.(Pucsp-MODELO ENEM) O coqueiro da figura tem 5m de altura em relação ao chão e a cabeça do macaco está a 0,5m do solo. Cada coco, que se desprende do coqueiro, tem massa 200g e atinge a cabeça do macaco com 7J de energia cinética. A quantidade de energia mecânica dissipada na queda é a) 9 J b) 7 J c) 2 J d) 9000 J e) 2000 J 02. (Ufpi - MODELO ENEM) O conteúdo energético de 100 gramas de um determinado tipo de doce é de 400 kcal (uma caloria é, aproximadamente, igual a 4,2 joules). Um adulto de porte médio "queimaria" essas calorias subindo um morro de altura, aproximadamente, igual a: a) 6.000 m b) 2.500 m c) 1.000 m d) 750 m e) 500 m 03. (UFPE - MODELO ENEM) Em uma prova de salto com vara, uma atleta alcança, no instante em que a vara é colocada no apoio para ao salto, a velocidade final m/s 0,9v . Supondo que toda energia cinética da atleta é convertida, pela vara, em energia potencial gravitacional, calcule a altura máxima que a atleta alcança. Despreze a resistência do ar. a) 4,0 m b) 3,8 m c) 3,4 m d) 3,0 m e) 2,8 m 04. (UFRRJ - MODELO ENEM) Nos momentos de lazer, nos parques de diversões, freqüentemente, vemos famílias inteiras divertindo-se nos mais variados brinquedos. Um dos que mais chamam a atenção é a montanha-russa. Observe o esquema a seguir. Neste pequeno trecho, o carrinho da montanha-russa passa pelo ponto A com velocidade de 54 km/h. As alturas ha e hb valem, respectivamente, 15 metros e 25 metros. Desconsiderando toda e qualquer forma de atrito, a velocidade com que o carrinho atingirá o ponto B será de (use g = 10 m/s2). a) 12 km/h b) 18 km/h c) 21 km/h d) 24 km/h e) 31 km/h 05. (PUC SP - MODELO ENEM) O carrinho da figura tem massa 100 g e encontra-se encostado em uma mola de constante elástica 100 N/m comprimida de 10 cm (figura 1). Ao ser libertado, o carrinho sobe a rampa até a altura máxima de 30 cm (figura 2). O módulo da quantidade de energia mecânica dissipada no processo, em joules, é: FÍSICA MECÂNICA | 94 a) 25000 b) 4970 c) 4700 d) 0,8 e) 0,2 06. (UNIMONTES MG - MODELO ENEM) Um atleta de massa 87,5 kg, praticante de bungee jumping (veja as figuras), pula de uma estrutura de 187 m de altura, preso a uma corda, cujo comprimento natural (comparável ao comprimento de equilíbrio de uma mola) é 72 m e cujo coeficiente de elasticidade é K = 35 N/m (comparável ao coeficiente de uma mola). Considerando que o rapaz se move em queda livre enquanto a corda não começa a ser esticada, num local onde g = 10 m/s2, a menor distância que ele chegará do solo é a) 50 m. b) 30 m. c) 40 m. d) 25 m. 07. (UFPE - MODELO ENEM) Uma bolinha de massa m = 200 g é largada do repouso de uma altura h, acima de uma mola ideal, de constante elástica k = 1240 N/m, que está fixada no piso (ver figura). Ela colide com a mola comprimindo-a por cm 10x . Calcule, em metros, a altura inicial h. Despreze a resistência do ar. Despreze a resistência do ar, a altura inicial h, em metros será de, a) 1 m. b) 2 m. c) 3 m. d) 4 m. d) 5 m. 08 (UFMG - MODELO ENEM) Daniel e André, seu irmão, estão parados em um tobogã, nas posições mostradas nesta figura: Daniel tem o dobro do peso de André e a altura em que ele está, em relação ao solo, corresponde à metade da altura em que está seu irmão. Em um certo instante, os dois começam a escorregar pelo tobogã. Despreze as forças de atrito. É CORRETO afirmar que, nessa situação, ao atingirem o nível do solo, André e Daniel terão: a) energias cinéticas diferentes e módulos de velocidade diferentes. b) energias cinéticas iguais e módulos de velocidade iguais. c) energias cinéticas diferentes e módulos de velocidade iguais. d) energias cinéticas iguais e módulos de velocidade diferentes. GABARITO 1C 2B 3A 4B 5E 6D 7C 8D FÍSICA MECÂNICA | 95 RESPOSTAS DE DINÂMICA VETORES 1D 2E 3A 4. A)4N B)413 C)20N D)122N E)20N F)4N 5. A)10N B)1010N C) 102N D)0 6)10N SEGUNDA LEI DE NEWTON1. FR= 1,8 N 2. FR= 8000 N 3. a= 4 m/s2 4. m= 100 KG 5. FR= 12 N a= 4 m/s2 6. a= 4 m/s2 FR= 4 N 7.a= 6 m/s2 V= 33 m/s 8. a= 10 m/s V= 100 M/S 9. F= 2,3 N 10. a= -4 m/s2 F= -4000 N 11. F=28N 12. Aplique uma força no corpo. 13. a) fica na vertical. b) Inclina-se para traz c) Inclina-se para frente. 14. Para o equilibrio o somatório das forças sobre o corpo deve ser nula. 15. Sim, o vento também pode aplicar força sobre os corpos em geral. PESO E MASSA DE UM CORPO 1. P= 200 N 2. P= 49 N 3. PL= 192 N 4. mT= 10 kg 5. mT= 80 kg Pj= 2080 N 6. M= 80 Kg PL= 128 N 7. A terra 8. Aumenta; Ga>Gequador; Pa>Pequador 9.Sim, a massa é a medida da inércia de um corpo. FORÇA ELÁSTICA 1. fel= 50N 2. x= 4 cm 3. k= 400 N/cm 4. k= 3N/cm x= 90 cm 5. k= 50 N/cm fel= 500N Força de Atrito 1. a= 2,25 m/s2 2. a= 1m/s2 3. a= 1m/s2 4. FAT= 9 N 5. FAT= 10 N a= 3m/s2 6. F= 20 N 7. s= 32 a= -1 m/s2 8. 500m 9. Fat= 9000N 10. Fat = 8,3N 11. Força que se opõe ao moviemnto. 12. Tipo de material e Reação do ponto de apoio. 13. Diminuindo a reação do ponto de apoio, ou seja colocando lubrificante entre os corpos. 14. Vantagem: Durante a chuva, contato entre o peneu e o asfalto. Desvantagem: Dentro do motor de um carro, ter atrito entre as peças do motor pode estragar o motor, por isso colocamos óleo lubrificante. 15. Sim, a força de atrito em sentido contrario a força aplicada, caso não existisse a força de atrito o guarda roupa iria acelerar. 16. Sim, pela inércia. Como não existe força que se opõe ao movimento a nave mantém sua velocidade. SISTEMA DE POLIAS 1. A) 50N B)200N C)440N D) 165N 2C TRABALHO DE UMA FORÇA PARALELA AO DESLOCAMENTO 1. W= 56 J 2. W= 10 J 3. d= 20 m 4. d= 8 m 5. So=10 m S= 50 m d= 40 m W= 400 J 6. a) 7 m/s2 B) FR= 70N c)W= 420 J 7. d= 30 m W= 144000 J 8.Não, pois não existe deslocamento. 9. Aplicar força para deslocar um objeto. 10. Produto entre a força e o deslocamento. 11.Não, pois não existe deslocamento. 12. Trabalho motor, colocar o objeto em movimento. Trabalho resistente é o trabalho realizado para parar o objeto, é realizado geralmente pela força de atrito e é negativo. TRABALHO DA FORÇA PESO 1.W= 10 J 2. H= 2,25 m 3. Wp= -100 J 4.W= 100J 5. P= 50 N W= -100 J 6.W= 500 J Wp= -400 J POTÊNCIA 1. P= 9 W 2.P= 400 W 3.t= 3 s 4.W= 9,9.102 J 5.P= 200 W 6. P= 20000 W 7. P= 20 W 8. Uma potência maior, pois você gasta a energia em menor tempo. 9. É mais fácil desviar dos obstáculos, pois a anergia gasta em forma de trabalho será a mesma para subir ao topo, independente do caminho. 10. Energia gasta por um corpo, por unidade de tempo. RENDIMENTO 1.e= 0,7 2. e= 80% 3. Po= 4800 w 4. a) 700W b) 1000W 5. 2200W ENERGIA 01.Questão (A) Chuveiro (B) LED (C) Submarino super sonico (D) Carrinho de controle remote (E) Queima de carvão mineral (F) Andar de Skate (G) Estilingue 02.Questão (A) Energia elétrica → Energia térmica (B) Energia cinética→ Energia elétrica (C) Energia elétrica → Energia sonora FÍSICA MECÂNICA | 96 (D) Energia química → Energia elétrica ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL 1. EPg= 3200 J 2. EPg= 16 J 3. EPg= 24000 J 4. H= 50 m ENERGIA CINÉTICA 1. EC= 1,4.105 J 2. EC= 3.105 J 3. m= 2 KG 4. V= 30√2 m/s 5. C 6. B TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA 1. W= 54 J 2. W= 32 J 3. W= 24 J 4. F=50 N 5. v=2√70 m/s PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 1. Energia mecânica, Energia elétrica, Energia nuclear, Energia térmica, Energia Sonora, Energia Luminosa, Energia de radiação. 2. O sol, toda energia que dispomos em nosso planeta vem do sol. 3. Lâmpada acesa, transformação de energia elétrica em energia luminosa. Chuveiro ligado, transformação de energia elétrica em energia térmica. Uma vela acesa, transformação da energia química em térmica e luminosa. Um carro ligado, transformação de energia térmica em mecânica. 4. a) Lâmpada incandescente, lâmpada de Led. b) Trem a vapor, a energia obtida na queima do carvão movimenta o trem. c) Carrrinho de controle remote, a energia da bateria é transformada em movimento. d) Geradores de energia, transformam a energia mecânica em elétrica. ENERGIA MECÂNICA Questões 1.Ec é energia de velocidade, a EP é subdividida em duas, EPE enegia contida em molas deformadas e a EPg é a energia dos objetos que estão a uma certa altura. 2. A energia cinética aumenta, a energia potencial gravitacional diminui, mas as duas se alternam de forma que a energia mecânica se mantem constante. 3. A energia cinética aumenta, a energia potencial gravitacional diminui. 4. A energia cinética diminui, a energia potencial gravitacional aumenta, mas as duas se alternam de forma que a energia mecânica se mantem constante. 5. Não a energia mecânica vai ser dissipada pois existe força de viscosidade, ou seja atrito. 6. V= 30√2 m/s 7.750J 8. 80m 9. Com essa velocidade que ele passa pelo ponto A, ele não consegue atingir o ponto C. 10. 250J 11. 80m FÍSICA MECÂNICA | 97 EMENTA ENEM FÍSICA MECÂNICA • Conhecimentos básicos e fundamentais – Noções de ordem de grandeza. Notação Científica. Sistema Internacional de Unidades. Metodologia de investigação: a procura de regularidades e de sinais na interpretação física do mundo. Observações e mensurações: representação de grandezas físicas como grandezas mensuráveis. Ferramentas básicas: gráficos e vetores. Conceituação de grandezas vetoriais e escalares. Operações básicas com vetores. • O movimento, o equilíbrio e a descoberta de leis físicas – Grandezas fundamentais da mecânica: tempo, espaço, velocidade e aceleração. Relação histórica entre força e movimento. Descrições do movimento e sua interpretação: quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica. Casos especiais de movimentos e suas regularidades observáveis. Conceito de inércia. Noção de sistemas de referência inerciais e não inerciais. Noção dinâmica de massa e quantidade de movimento (momento linear). Força e variação da quantidade de movimento. Leis de Newton. Centro de massa e a idéia de ponto material. Conceito de forças externas e internas. Lei da conservação da quantidade de movimento (momento linear) e teorema do impulso. Momento de uma força (torque). Condições de equilíbrio estático de ponto material e de corpos rígidos. Força de atrito, força peso, força normal de contato e tração. Diagramas de forças. Identificação das forças que atuam nos movimentos circulares. Noção de força centrípeta e sua quantificação. A hidrostática: aspectos históricos e variáveis relevantes. Empuxo. Princípios de Pascal, Arquimedes e Stevin: condições de flutuação, relação entre diferença de nível e pressão hidrostática. • Energia, trabalho e potência – Conceituação de trabalho, energia e potência. Conceito de energia potencial e de energia cinética. Conservação de energia mecânica e dissipação de energia. Trabalho da força gravitacional e energia potencial gravitacional. Forças conservativas e dissipativas. • A mecânica e o funcionamento do universo – Força peso. Aceleração gravitacional. Lei da Gravitação Universal. Leis de Kepler. Movimentos de corpos celestes. Influência na Terra: marés e variações climáticas. Concepções históricas sobre a origem do universo e sua evolução. CALORIMETRIA • O calor e os fenômenos térmicos – Conceitos de calor e de temperatura. Escalas termométricas. Transferência de calor e equilíbrio térmico. Capacidade calorífica e calor específico. Condução do calor. Dilatação térmica. Mudanças de estado físico e calor latente de transformação. Comportamento de gases ideais. Máquinas térmicas. Ciclo de Carnot. Leis da Termodinâmica.Aplicações e fenômenos térmicos de uso cotidiano. Compreensão de fenômenos climáticos relacionados ao ciclo da água. ÓPTICA E ONDAS • Oscilações, ondas, óptica e radiação – Feixes e frentes de ondas. Reflexão e refração. Óptica geométrica: lentes e espelhos. Formação de imagens. Instrumentos ópticos simples. Fenômenos ondulatórios. Pulsos e ondas. Período, frequência, ciclo. Propagação: relação entre velocidade, frequência e comprimento de onda. Ondas em diferentes meios de propagação. ELETRICIDADE • Fenômenos elétricos e magnéticos – Carga elétrica e corrente elétrica. Lei de Coulomb. Campo elétrico e potencial elétrico. Linhas de campo. Superfícies equipotenciais. Poder das pontas. Blindagem. Capacitores. Efeito Joule. Lei de Ohm. Resistência elétrica e resistividade. Relações entre grandezas elétricas: tensão, corrente, potência e energia. Circuitos elétricos simples. Correntes contínua e alternada. Medidores elétricos. Representação gráfica de circuitos. Símbolos convencionais. Potência e consumo de energia em dispositivos elétricos. MAGNETISMO Campo magnético. Imãs permanentes. Linhas de campo magnético. Campo magnético terrestre. FÍSICA MECÂNICA | 1 BIBLIOGRAFIA BONJORNO, J. R., BONJORNO, R. A., BONJORNO, V., RAMOS, C. M. Física Fundamental. Volume Único. São Paulo. Ed. FTD. 1999. HALLIDAY, RESNICK, WALKER; Fundamentos da Física, Vol. 1, 8ª Edição, LTC, 2009. GREF: Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física. São Paulo:USP, 1990. HALLIDAY, RESNICK, WALKER; Fundamentos da Física, Vol. 4, 8ª Edição, LTC, 2009. Hewitt, Paul, G. “Fundamentos da Física Conceitual”; Ed. Bookman. RG. 1ª 2008. PARANÁ, D. N. S., Física. Volume Único. Série Novo Ensino Médio. São Paulo. Ed. Ática. 2000. RAMALHO, F. J.; FERRARO, N. G.; SOARES, P. A. T. Os Fundamentos da Física . São Paulo: Moderna, 2003. GRAFIA: FÍSICA MECÂNICA | 1 Julio Cesar Souza Almeida Minha carreira profissional começa por meados de 1998, quando entrei na UFES, ao mesmo tempo dava aulas a noite em uma escola da rede estadual do Espírito Santo chamada Silvio Egito Sobrinho, nela permaneci por dois anos. No ano de 2000 comecei a trabalhar em outra escola da rede pública chamada Sizenando Pechinha Filho localizada em Barcelona, Serra, nessa permaneci até 2004. Em 2002 me graduei em Licenciatura plena em física pela UFES, logo após ingressei em escolas da rede privada, Ministrei aulas nas escolas de Ensino Médio Centro Batista de Cultura (Serra), Crescer PHD (Vitória), Colégio Faesa (Vitória), Escola São Geraldo (Cariacica), Escola Múltipla (Serra), Colégio Contec (Vitória e Vila Velha), COC (Vitória), Colégio UP (Vitória e Vila Velha),Colégio Castro Alves (Cariacica), Colégio Nacional (São Mateus) . Entre os anos de 2004 e 2012 também trabalhei com ensino preparatório em pré- IFES (UNIPRÓ) e pré-UFES. Em 2008 fui aprovado em concurso público para o cargo de professor de física, escolhi então a escola Clóvis Borges Miguel, localizada na Serra Sede, onde trabalho até hoje. Tenho duas pós-graduações latu-senso, a primeira finalizada no ano de 2008, em ensino de física pela FIJ Faculdades Integradas Jacaré Paguá RJ, a segunda em 2010 pelo IFES (Instituto federal do Espírito Santo), em Ensino Médio integrado ao profissional tecnológico. Fui professor universitário entre 2007 e 2014, onde ministrei as disciplinas de Física Aplicada ao petróleo e gás, Termodinâmica, Métodos Matemáticos, Probabilidade e Estatistica, no Centro Tecnológico da Faesa (CET-FAESA). Atualmente continuo ministrando aulas, na Escola Múltipla e no colégio Clovis Borges Miguel, onde sou Efetivo. Agradecimentos a minha família base da minha vida, em especial a minha esposa que me apoia em tudo que faço. Agradecimento especial a minha cunhada que digitou o gabarito.rs... FÍSICA ELETROMAGNETISMO FÍSICA MECÂNICA | 2 Sumário Sistema internacional de Unidades e medidas ............................................................................................................................... 4 Notação científica ..................................................................................................................................................................................... 6 Referencial ................................................................................................................................................................................................ 8 Velocidade média ................................................................................................................................................................................... 11 Transformação de velocidade ..................................................................................................................................................................... 12 Movimento Uniforme ........................................................................................................................................................................... 17 Encontro de Móveis .................................................................................................................................................................................... 18 Gráficos de Movimento Uniforme ............................................................................................................................................................... 19 Movimento Uniformemente Variado .............................................................................................................................................. 23 Aceleração ................................................................................................................................................................................................. 23 Função horária da Velocidade ..................................................................................................................................................................... 23 Função horária da posição .......................................................................................................................................................................... 27 Equação de Torricelli .................................................................................................................................................................................. 29 Queda Livre .............................................................................................................................................................................................. 34 Vetores ........................................................................................................................................................................................................ 38 Leis de Newton ......................................................................................................................................................................................... 41 Inércia ........................................................................................................................................................................................................ 41 Força .......................................................................................................................................................................................................... 44 Ação e reação ............................................................................................................................................................................................. 57 Peso x Massa ..............................................................................................................................................................................................46 Força Elástica ............................................................................................................................................................................................. 48 Força de Atrito ........................................................................................................................................................................................... 50 Polias ........................................................................................................................................................................................................... 53 Momento Ou Torque ............................................................................................................................................................................. 57 Força Centrípeta .....................................................................................................................................................................................62 Trabalho ..................................................................................................................................................................................................... 67 Força paralela ao deslocamento ................................................................................................................................................................. 67 Força não paralela ao deslocamento ........................................................................................................................................................... 68 Trabalho da força peso ............................................................................................................................................................................... 68 Potência ..................................................................................................................................................................................................... 72 Rendimento ............................................................................................................................................................................................... 75 Energia ...................................................................................................................................................................................................... 77 Energia potencial gravitacional ................................................................................................................................................................... 79 Energia cinética .......................................................................................................................................................................................... 81 Energia potencial elástica ........................................................................................................................................................................... 83 Teorema da energia cinética ....................................................................................................................................................................... 84 Princípio da conservação da Energia Mecânica .......................................................................................................................... 86 FÍSICA MECÂNICA | 3