FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL I

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FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL I
	
		Lupa
	 
	Calc.
	
	
	 
	 
	 
	
	EEX0067_202002800763_ESM
	
	
	
		Prezado (a) Aluno(a),
Você fará agora seu TESTE DE CONHECIMENTO! Lembre-se que este exercício é opcional, mas não valerá ponto para sua avaliação. O mesmo será composto de questões de múltipla escolha.
Após responde cada questão, você terá acesso ao gabarito comentado e/ou à explicação da mesma. Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV e AVS.
	CINEMÁTICA DE GALILEU
	 
		
	
		1.
		Observe a figura. Ela mostra uma partícula se deslocando entre dois pontos em 10s. Assinale a opção que representa as equações horárias Sx(t) e Sy(t) da partícula, considerando que a sua velocidade de deslocamento é constante.
	
	
	
	S_x(t)=-1 + 0,4.t e S_y(t)=0,8.t
	
	
	S_x(t)=-1 + 40.t e S_y(t)=40.t
	
	
	S_x(t)=0,4.t e S_y(t)=-1 + 0,4.t
	
	
	S_x(t)=-1 + 0,4.t e S_y(t)=0,4.t
	
	
	S_x(t)=-1 + 4.t e S_y(t)=4.t
	
Explicação:
Temos agora uma partícula se movimentando em um plano xy, onde em x a partícula se move do ponto S_(0_x )=-1 ao ponto S_x=3m e em y a partícula se move do ponto S_(0_y )=0 ao ponto S_y=4. Então, para solucionar o problema, teremos que analisar primeiro o eixo x e, em seguida, o eixo y. Vamos lá:
Em X:
S_x (t)=S_(0_x ) + v_x.t
3=-1 + v_x.10
v_x=0,4 m/s
A função horária da partícula em relação ao eixo X é:
S_x (t)=-1 + 0,4.t
Em Y:
S_y (t)=S_(0_y ) + v_y. t
4=0 + v_y.10
v_y=0,4 m/s
Então, a função horária da partícula em relação ao eixo X é:
S_y (t)= 0,4.t
A figura abaixo ilustra a locomoção da partícula do seu ponto S0 ao seu ponto S. A seta preta representa a distância percorrida de um ponto a outro, enquanto as setas azuis representam o vetor velocidade, em que existe a velocidade em direção ao ponto, porém esta é decomposta em vetores paralelos aos eixos x e y, o que nos permitiu escrever as duas funções horárias.
 
Representação da movimentação bidimensional da partícula. Fonte: o autor.
	
	
	CINEMÁTICA DE GALILEU
	 
		
	
		2.
		A hélice de um ventilador tem 15cm de diâmetro. Quando esse ventilador é ligado, ele atinge a sua velocidade máxima de 50km/h em 1,2s. Qual a aceleração angular experimentada por um ponto que se localiza exatamente na borda de uma das pás da hélice do ventilador?
 
	
	
	
	25.10^3 rad/s²
	
	
	 (25/162).10^3 rad/s²
	
	
	2.10^3 rad/s²
	
	
	(5/162).10^3 rad/s²
	
	
	(27/13).10^3 rad/s²
	
Explicação:
	
	
	LEIS DE NEWTON
	 
		
	
		3.
		Observe a figura:
A massa M é de 2kg e a massa m é de 1,3 kg. A aceleração gravitacional local é de 10 m/s² e o ângulo do plano inclinado é de 60°. Considerando que entre o bloco M e o plano inclinado há um coeficiente de atrito cinético de 0,02. 
De acordo com o esquema e co os dados fornecidos acima, o bloco de massa M está __________ com módulo de aceleração de ________.
Assinale a alternativa que completa adequadamente as lacunas.
	
	
	
	subindo / 2,5 m/s²
	
	
	descendo / 2,1 m/s²
	
	
	subindo / 2,1 m/s²
	
	
	subindo / 2,7 m/s²
	
	
	descendo / 2,5 m/s²
	
Explicação:
Primeiro vamos desenhar os vetores e estabelecer os sentidos positivos e negativos:
Para determinar para onde a força de atrito aponta, vamos comparar a força peso do corpo m com a força peso em x do corpo M. A força de atrito irá apontar no sentido oposto ao da força que for maior:
p = m.g =1,3 .10 = 13 N
P_x=m.g.sen(θ) = 2.10.sen(60)=17N
Assim, está garantido que a força de atrito aponta para o mesmo sentido que a força peso de m.
Agora, vamos analisar cada corpo separadamente:
Corpo m:
p - T=m.a   (I)
Corpo M:
Em x:
T + F_at - P_x = M.a
T + μ.N - P.senθ = M.a  (II)
Em y:
N - P_y=0
N = P.cosθ  (III)
Substituindo (III) em (II), temos:
T + μ.P.cosθ - P.senθ = M.a
T + m.g.(μ.cosθ - senθ) = M.a   (IV)
Fazendo um sistema com (I) e (IV), temos:
m.g - T = m.a
T + m.g.(μ.cosθ - senθ) = M.a
Somando:
g.(m + M.(cosθ - senθ)) = M.a
a = m.g / M + g.(μ.cosθ - senθ)
Substituindo os valores dados no enunciado temos:
a=-2,1 m/s²
Como o sentido de Px é negativo, a aceleração dar negativa, este resultado significa que o bloco de massa M está descendo e o bloco de massa m está subindo.
 
	
	
	LEIS DE NEWTON
	 
		
	
		4.
		Observe a figura
Nesta figura vemos um bloco de massa M em um plano inclinado de ângulo θ, e um bloco de massa m suspenso por uma polia móvel. Considerando que não há atrito, qual deve ser o valor da massa M para manter o sistema em repouso?
	
	
	
	M = m / (2.cosθ)
	
	
	M = m / (2.senθ)
	
	
	M = m / senθ
	
	
	M = (2.m) / senθ
	
	
	 M = m / 2
	
Explicação:
	
	
	CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA E IMPULSO
	 
		
	
		5.
		Um chuveiro está posicionado a uma altura de 3 metros do chão. A pessoa que se banha neste chuveiro possui 1,83m de altura. Sabendo que a aceleração da gravidade local possui valor de 9,8m/s², assinale a opção que representa aproximadamente a velocidade com que uma gota d¿água de 0,5g atinge a cabeça do banhista. Considere que o sistema é 100% conservativo.
 
	
	
	
	 6,35m/s
 
	
	
	7,89m/s
	
	
	 4,90m/s
	
	
	2,93m/s
	
	
	 5,15m/s
	
Explicação:
Para realizar os cálculos, tomaremos como ponto de referência o topo da cabeça do banhista, assim, a altura da queda da gota do chuveiro até o topo da cabeça vale:
H = 3,00 - 1,83 = 1,17 m
Então, no chuveiro, a energia mecânica é igual à energia potencial, logo:
E0 = m.g.H = 0,0005.9,8.1,17 = 0,006J
No momento que a gota atinge o topo da cabeça, temos que a energia é convertida completamente em energia cinética, assim:
E = (m.v^2) / 2 = (0,0005.v²) / 2
Pelo princípio da conservação de energia, temos:
(0,0005.v^2) / 2 = 0,006
v=4,90 m/s
	
	
	CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA E IMPULSO
	 
		
	
		6.
		Um bloco de 40kg está descendo um plano inclinado de 30°. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o plano é de 0,6, e a gravidade local é de 10m/s². Assinale a opção que representa a perda percentual de energia mecânica, de quando o bloco atinge a parte mais baixa do plano inclinado, sabendo que o plano pode ser tratado como um triângulo pitagórico 3,4 e 5, em metros.
 
	
	
	
	30%
	
	
	20%
	
	
	10%
	
	
	 50%
	
	
	40%
	
Explicação:
	
	
	PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR
	 
		
	
		7.
		Uma bola de 4 kg está girando sobre um gramado com velocidade de 1 m/s. À sua frente tem uma bola de 6kg que se locomove com velocidade de 0,5 m/s. A primeira bola de 4 kg colide com a bola de 6kg, e após a colisão, a bola de 4 kg se locomove com velocidade de 0,4 m/s e a de 5 kg, com velocidade de 0,6 m/s. O coeficiente de restituição dessa colisão é:
 
	
	
	
	0,5
	
	
	0,1
	
	
	0,4
	
	
	0,2
	
	
	0,3
	
Explicação:
O coeficiente de restituição é definido como sendo a razão entre a velocidade relativa de afastamento e a velocidade relativa de aproximação: 
vaproximação = 1 m/s - 0,5 m/s = 0,5 m/s
vafastamento = 0,6 m/s - 0,4 m/s = 0,2 m/s
Dessa forma o coeficiente de restituição é: 
e = (0,2 m/s) / (0,5 m/s) = 0,4 
	
	
	PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR
	 
		
	
		8.
		Observe o gráfico a baixo e assinale a alternativa do impulso gerado pela força:
	
	
	
	1,3x10^5 N.s
	
	
	1,3x10^4 N.s
	
	
	1,3x10^3 N.s
	
	
	1,3x10^1 N.s
	
	
	1,3x10^2 N.s
	
Explicação:
Para determinar o impulso basta determinar a área embaixo da curva. Como a figura forma um triângulo:
I = (b.h) / 2 = (200.1300) / 2 =130000N.s = 1,3 x10^5 N.s.
	
	
	EQUILÍBRIO DE UM PONTO MATERIAL
	 
		
	
		9.
		Um homem deseja improvisar uma extensão a um andaime, como mostra a figura: 
Fonte: o autor
Em sua improvisação ele prende uma tábua de madeira de 4 metros de comprimento e com de massa 75kg , com um bloco de massa 80kg, distribuídas uniformemente. Nesse improviso 10 % do comprimento da barra ficaram presos entre o bloco e o chão. O homem então de 55 kg deve ficar em pé da extremidade livre da tábua, para poder terminar o seu serviço,exatamente como mostra a figura. 
Diante do contexto apresentado, assinale a opção que representa corretamente a força normal exercida pela plataforma:
 
	
	
	
	1750 N
	
	
	 1510 N
	
	
	1500 N
	
	
	675 N
	
	
	600 N
	
Explicação:
Primeiramente vamos entender a situação. 10% da barra está apoiada e 90% está suspensa. Então, temos 10% do peso da barra fazendo força contra o andaime e 90% do peso está suspenso. Dos 10% do peso que estão apoiados, podemos dizer que ele se localiza na posição de 5% do comprimento da barra, que é a metade do comprimento da barra que está apoiado. Com essas informações, vamos observar a figura a seguir:
 
Fonte: o autor
Na figura, a seta preta representa a força peso dos 10% da barra que está apoiada. A seta vermelha representa a força peso do bloco. A seta azul representa a força normal exercida pelo andaime. A seta amarela representa a força peso dos 90% da barra que estão suspensos e a seta verde representa a força peso do homem. A beirada do andaime é o nosso ponto de apoio. Vamos considerar as forças que tendem a fazer a tábua girar no sentido horário como positivas. Mas antes de determinar o momento resultante, vamos determinar as massas apoiadas e suspensas da tábua, e também o comprimento apoiado e suspenso da tábua:
1° Comprimento suspenso: 0,9 x 4 = 3,6m
2° Comprimento apoiado: 4 - 3,6 = 0,4m
3° Peso suspenso: 0,9 x 75 = 67,5 kg
4° Peso apoiado: 75 ¿ 67,5 =  7,5 kg
Então agora vamos montar a equação do momento resultante, começando dos vetores da direita, utilizando o ponto de apoio indicado na figura:
55 .10.3,6 + 67,5 .10 .(3,6 / 2) + N .0,2 - 80.10 .0,2 - 7,5.10.0,2 = 0
N =1510 N
	
	
	EQUILÍBRIO DE UM PONTO MATERIAL
	 
		
	
		10.
		A alternativa que representa o valor de x na figura é:
Fonte: o autor
	
	
	
	0,45 m
	
	
	0,35 m
	
	
	0,40 m
	
	
	0,55 m
	
	
	0,50 m
	
Explicação:
Como o sistema está em equilíbrio:
4.x = 6 .30
x=45 cm
x=0,45m
	
	, 
 
 
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Você fará agora seu
 
TESTE DE CONHECIMENTO
! Lembre
-
se que este exercício é opcional, mas não 
valerá ponto para sua avaliação. O mesmo será composto de questões de múltipla escolha.
 
Após responde cada questão, você terá acesso ao gabarito comentado e/ou à explicação da mesma. 
Aproveite para se fami
liarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV e AVS.
 
 
 
CINEMÁTICA DE GALILEU
 
 
 
 
 
1.
 
 
 
Observe a figura. Ela mostra uma partícula se deslocando entre dois 
pontos em 
10s. Assinale a opção que representa as equações 
horárias Sx(t) e Sy(t) da partícula, considerando que a sua 
velocidade de deslocamento é constante.
 
 
 
 
 
S_x(t)=
-
1 + 0,4.t e S_y(t)=0,8.t
 
 
 
S_x(t)=
-
1 + 40.t e S_y(t)=40.t
 
 
 
S_x(t)
=0,4.t e S_y(t)=
-
1 + 0,4.t
 
 
 
S_x(t)=
-
1 + 0,4.t e S_y(t)=0,4.t
 
 
 
S_x(t)=
-
1 + 4.t e S_y(t)=4.t
 
 
 
 
Explicação:
 
Temos agora uma partícula se movimentando em um plano xy, onde em x a partícula se move do ponto 
S_(0_x )=
-
1 ao ponto S_x=3m e em y a partícula se move do ponto S_(0_y )=0 ao ponto S_y=4. Então, 
para solucionar o problema, teremos que analisar primeiro o e
ixo x e, em seguida, o eixo y. Vamos lá:
 
Em X:
 
S_x (t)=S_(0_x ) + v_x.t
 
3=
-
1 + v_x.10
 
v_x=0,4 m/s
 
 
 
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CINEMÁTICA DE GALILEU 
 
 
 
1. 
 
 
Observe a figura. Ela mostra uma partícula se deslocando entre dois 
pontos em 10s. Assinale a opção que representa as equações 
horárias Sx(t) e Sy(t) da partícula, considerando que a sua 
velocidade de deslocamento é constante. 
 
 
 
 
S_x(t)=-1 + 0,4.t e S_y(t)=0,8.t 
 
 
S_x(t)=-1 + 40.t e S_y(t)=40.t 
 
 
S_x(t)=0,4.t e S_y(t)=-1 + 0,4.t 
 
 
S_x(t)=-1 + 0,4.t e S_y(t)=0,4.t 
 
 
S_x(t)=-1 + 4.t e S_y(t)=4.t 
 
 
 
Explicação: 
Temos agora uma partícula se movimentando em um plano xy, onde em x a partícula se move do ponto 
S_(0_x )=-1 ao ponto S_x=3m e em y a partícula se move do ponto S_(0_y )=0 ao ponto S_y=4. Então, 
para solucionar o problema, teremos que analisar primeiro o eixo x e, em seguida, o eixo y. Vamos lá: 
Em X: 
S_x (t)=S_(0_x ) + v_x.t 
3=-1 + v_x.10 
v_x=0,4 m/s