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UFCG/CCT/ U.A. Física Física Geral I - 19.1 - 1o Exercício - Parte I Profa Daisy 1) Em 1969, três astronautas do projeto Apollo deixaram o Cabo Canaveral foram à Lua, voltaram e aportaram no oceano Pacífico. Um admirador despediu-se deles no Cabo Canaveral e foi recepcioná-los no navio que os recolheu. Compare o deslocamento dos astronautas e do admirador até a chegada. 2) Numa das suas famosas histórias o Barão de Munchausen conta que certa feita caíra com seu cavalo Bucéfalo em um pântano de areia movediça e, valendo-se da terceira lei de Newton puxando seus próprios cabelos, conseguiu sair do pântano. Comente fisicamente a situação. 3) Para desatolar um carro, o motorista usa uma corda que, estendida horizontalmente , é amarrada ao carro e a um poste P, como mostra a figura. Em seguida, o motorista puxa lateralmente o ponto médio da corda, com uma força F = 500N, até que o ângulo atinja 5°. Supondo que o carro permaneça atolado, calcule o valor da tensão T que a corda transmite ao carro nesta situação. 4) Despencando em um elevador de “queda livre“ em um parque de diversões você percebe que sua aceleração é a mesma do “magrelo” vizinho de cadeira. Então, se pergunta em meio à queda o que justifica a aceleração ser independente do peso. Responda usando seus conhecimentos de Física. 5) Um padeiro empurra uma caixa com massa de 11,2kg sobre uma superfície horizontal com velocidade constante igual a 3,50m/s. O coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a superfície é de 0,20. 6) Um esquimó desce de trenó uma ladeira de neve, ao atingir a base horizontal da ladeira, o que deve fazer para continuar a se mover? 7) Um pequeno bloco de 100g desceu uma ladeira. Medidas realizadas durante o movimento forneceram os seguintes dados Tempo (s) 0 1 2 3 4 5 6 Velocidade (m/s) 0 6 12 18 20 22 24 a) Calcule a(s) força(s) que agiu no bloco; b) Faça um diagrama representando aproximadamente a forma da ladeira na qual o bloco se movimentou. c) Que força horizontal deve ser aplicada pelo padeiro para manter o movimento. d) Se o padeiro parasse de repente de empurrar, qual seria a distância percorrida pela caixa até parrar? 8) Um arqueólogo aventureiro passa de um rochedo para outro se deslocando lentamente por uma corda esticada entre os rochedos. Ele para e fica em repouso no meio da corda. A corda se romperá se a tensão for maior que 2,5 x 104 N. Se a massa do arqueólogo for de 90,0kg a) Qual a tensão na corda para um ângulo de 10° com a horizontal? b) Qual deve ser o menor valor do ângulo para a corda não se romper? 9) Você assistiu Toy Story? Tentando encontrar seu dono e voltar para casa Woody e Buss “pegam carona” em “um cargueiro de produtos alimentícios” – uma caminhonete de entrega de pizzas. Buss alegando, melhores condições de segurança, entra na cabine e se ata ao cinto de segurança. Woody sobe na carroceria. Quando o motorista dá a arrancada, Woody é violentamente arremessado contra o vidro traseiro, achatando a bochecha, gemendo e lembrando do Buss em segurança na cabine. Se ele estava de carona na caminhonete o que justifica seu “acidente”. 10) Um jogador de basquete arremessa uma bola B em direção à cesta. A figura representa a trajetória da bola e sua velocidade v num certo instante. Desprezando os efeitos do ar, desenhe o diagrama que melhor representa as forças que agem na bola neste instante identificando-as. 11) Um filme mostra um objeto caindo verticalmente sob a ação da gravidade. Portanto, mostra o objeto acelerando de cima para baixo. Se esse filme for projetado de trás para a frente, mostrará: a) o objeto acelerando para cima; b) o objeto acelerando para baixo 12) Um desafio feito em um programa de TV apresenta uma prancha, como na figura, pendurada por dois fios que fazem ângulos diferentes com o teto. O desafiante deve colocar barras de ferro na prancha. Acima de um número mínimo estabelecido de barras sobre a prancha o dispositivo corre o risco de romper. Assistindo ao programa sua mãe analisa a situação e te pergunta: Qual dos fios deve romper primeiro A ou B? 13) Uma curiosidade sobre os carros de fórmula 1 é que “o carro "sofre ataque" de acelerações de até 5g no momento em que faz uma curva a alta velocidade! Puxa!!” Considerando que na curva em questão as forças na direção da velocidade se equilibram, quanto deve valer o coeficiente de atrito supondo que esta aceleração se refere à velocidade limite para a curva? Informação tirada de http://www.adorofisica.com.br/ 14) Uma atração que está se tornando popular nos parques de diversão consiste em uma plataforma que despenca, em queda livre, do repouso a 75m de altura. Quando a plataforma se encontra a 30m acima do solo começa a ser freada por uma força constante e atinge o repouso quando chega ao solo. a) Qual o valor absoluto da aceleração da plataforma durante a queda livre? b) Qual a velocidade da plataforma quando o freio é acionado? c) Qual o valor da aceleração necessária para imobilizar a plataforma? 15) Observe, na tirinha, a representação esquemática da trajetória vertical do coelho Sansão. Discuta, com seus conhecimentos de Leis de Newton, a condição que viabiliza a trajetória. Adaptada de uma tirinha da Turma da Mônica . 16) Explique por que ao tentarmos nos suspender, puxando nosso próprio cabelo, não conseguimos? Porém, se amarrarmos uma corda na cintura e passarmos por uma roldana fixa no teto e puxarmos conseguimos nos suspender. 17) Professor Zezito foi participar de um cabo de guerra com a linha do Equador. O adversário era um Pajé local muito experiente na “modalidade esportiva”, como referência http://www.adorofisica.com.br/ pendurou um colar sagrado no meio do trecho do paralelo que utilizavam. Qual não foi a admiração do professor quando observou a linha do Equador perfeitamente na Horizontal: “Em mais de trinta anos trabalhando com Física nunca imaginei que poderia presenciar fato como este!” Justifique a admiração do professor. 18) Uma brincadeira de criança que mora perto de um riacho é atravessá-lo usando uma corda amarrada a uma árvore perto da margem. Dependendo da resistência da corda, essa travessia pode não se concretizar. Para avaliar o perigo da travessia, pode-se usar como modelo o movimento do pêndulo, e calcular a tensão máxima que a corda pode suportar. Considerando que a corda faz, inicialmente, um ângulo de 60o com a vertical, qual é a tensão máxima a ser suportada pela corda para que uma criança de 30 kg atravesse o riacho? (Considere g = 10 m/s2 ) ENAD 2009 19) Imagine um módulo de aterrissagem se aproximando da superfície de Callisto, uma das luas de Júpiter. Se o motor fornece uma força para cima (empuxo) de 3260N, o módulo desce com velocidade constante; se o motor fornece apenas 2200N, o módulo desce com uma aceleração de 0,39m/s². a) Qual o peso do módulo de aterrissagem nas proximidades da superfície de Callisto? b) Qual a massa do módulo? c) Qual a aceleração em queda livre, próxima à superfície de Callisto? 20) Uma força horizontal F de 12 N comprime um bloco pesando 5 N contra uma parede vertical. O coeficiente de atrito estático entre a parede e o bloco é 0,6, e o coeficiente de atrito cinético é 0,4. Suponha que inicialmente o bloco não esteja em movimento. a) O bloco se moverá? b) Qual a força exercida pela parede sobre o bloco, em notação de vetores unitários? 21) Professora Daisy faz uma sacola de lápis girar na sala de aula na extremidade de suas alças. Aproxima-se de Steferson, que se senta na primeira fila, e diz que irá soltar as alças da sacola quando esta estiver passando em frente do seu rosto. Steferson deve se preocupar? Olha os argumentos físicos, heim? 22) Júlio Verne propôs, em seu livro Da Terra a Lua, que um minério de nome cavoritaconseguisse blindar os efeitos da gravidade. Imagine que no exato momento que lançamos uma pedra para cima, um escudo de cavorita blindasse a ação da gravidade sobre a pedra, sem resistência do ar, a) O que aconteceria com a velocidade da pedra, depois de lançada? b) Quantas forças agiriam na pedra, depois de lançada? 23) Um nadador, mesmo nadando à velocidade constante, precisa manter as braçadas que empurram a água em sentido contrário ao seu movimento, ao passo em que é “empurrado” no sentido do seu movimento. Explique. 24) Uma pequena esfera está encostada em uma mola comprimida, presa no fundo de um carrinho. Sabe-se que essa mola, ao se distender, comunica à esfera uma velocidade vertical, para cima, smvB 0,4 , conforme a figura. Suponha que a mola tenha se distendido enquanto o carrinho se deslocava em linha reta sobre uma superfície horizontal, com uma velocidade constante smvC 0,3 . a) Que tipo de movimento a esfera irá adquirir? Qual a forma da trajetória? b) Qual a velocidade inicial da bola? c) A bola cairá de volta no carrinho? 25) Uma moeda é colocada sobre um disco que é acelerado até atingir 78rpm. A moeda fica em repouso se estiver a 8cm do centro, mas escorrega se estiver a mais de 8cm do centro. Qual o coeficiente de atrito entre a moeda e o disco? Atenção use g = 10m/s e v = R 26) Leve em conta a resistência do ar e a considere proporcional ao valor da velocidade. Nestas condições, uma pedra é lançada verticalmente para cima a partir de certa altura. Comparando os tempos de subida e descida, a pedra demora mais, menos ou o mesmo tempo para subir até a altura máxima do que para voltar até a altura de lançamento? 27) Um helicóptero está transportando um corpo de massa m conforme mostrado na figura. Em um determinado instante o módulo da tração no cabo que sustenta o corpo é maior que o módulo do peso do corpo. Como deve ser o movimento do helicóptero neste instante? 28) Eu estava assistindo pela enésima vez ao filme O Gladiador e vi um cavalo arrancar com a biga a que estava atrelado e a por em movimento. Observei que os corpos envolvidos nesta operação eram: a biga, o cavalo e o solo. As forças que representam as interações são: T a força com que o cavalo puxa a biga a com que a biga puxa o cavalo; R força com que o cavalo empurra o solo para trás e portanto, com que o solo o empurra para frente; e F força análoga a R, entre o solo e a biga. Ora, aparecem duas forças sobre o cavalo e sobre o solo. Dos estudos desenvolvidos com os alunos de Física Geral I temos que a soma das forças sobre cada corpo determina sua aceleração, de acordo com a 2° Lei de Newton, isto é: F = m a i a) Qual a força resultante sobre a biga? b) Qual a força resultante sobre o cavalo? c) Qual a força total que atua no solo? d) Uma vez que o cavalo alcançou a velocidade desejada, deve seguir exercendo força contra o solo para mantê-la? 29) Um novo jato da marinha com 22Ton, requer para decolar uma velocidade em relação ao ar de 90,0m/s. Seu próprio motor desenvolve um empuxo de 110.000N. O jato tem de alçar vôo de um porta aviões com pista de 100 m. Que força deve ser exercida pela catapulta do porta aviões? 30) Como um objeto de 450N poderia ser baixado do teto utilizando-se uma corda que suporta apenas 390N? 31) Você assistiu a final da Superliga masculina de Vôlei? Emocionante não foi? Cruzeiro seis vezes campeão! O atacante Leal, de 104kg fez 24 pontos no jogo, percebi que ele tem uma grande “impulsão” e sobe no bloqueio a junto a rede por volta de 1,70m acima do solo após um contato médio de 0,18s. Descubra a razão entre a força que o chão exerce sobre o jogador e seu peso. R´ F´ R F T T´
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