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Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 159 Questão 01 O prof Renato Brito conta que uma caixa de massa m = 5 kg parte do repouso em A e desloca-se sob ação das forças F1 = 40N e F2 = 10 N, até passar pelo ponto C. Apenas no trecho BC existe atrito de intensidade FAT = 5 N. F 1 BA 8 m C 2 m F 2 60º a) Determine o trabalho realizado por cada uma das forças F1, F2, FAT, N e P no trecho AC. b) Qual a velocidade da caixa ao passar pelo ponto C ? c) Quanto deveria ser a intensidade da força de atrito FAT no trecho BC capaz de fazer a caixa parar em C? Questão 02 Uma pequena esfera de isopor, de densidade d, é abandonada no fundo de um tanque contendo água até uma altura H. Se a gravidade local vale g e a densidade da água vale , o prof Renato Brito pede para você determinar a altura máxima x atingida pela bola, medida a partir da superfície da água. Despreze quaisquer forças de resistência (atrito, viscosidade etc) a) 1 d .H b) 1 d .H c) 2 1 d .H d) 2 1 d .H g H X Questão 03 Um projétil de massa m = 100 g atinge perpendicularmente uma parede vertical com velocidade escalar 60 m/s. O projétil penetra na parede e desloca-se 20 cm até parar.Determine a intensidade da força que a parede exerce no projétil e que se opõe ao movimento. Considere esta força constante. a) 100 N b) 400 N c) 600 N d) 700 N e) 900 N Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 160 Questão 04 Uma partícula de massa 2 kg se move ao longo do eixo Ox. O módulo da força resultante horizontal, em newtons, que atua sobre a partícula é dado por F(x) = 12 4x. Se a partícula estava em repouso na posição x = 0, a sua velocidade na posição x = 4 m é : a) 3,5 m/s. b) 4,0 m/s. c) 4,5 m/s. d) 5,0 m/s. e) 6,0 m/s Questão 05 Um bloco é lançado horizontalmente com velocidade inicial Vo em direção a uma rampa inclinada lisa. Durante o percurso horizontal, existe um trecho de comprimento d onde há atrito, cujo coeficiente cinético vale . . O prof Renato Brito pede que você determine a altura máxima h atingida pelo bloco ao longo da rampa. a) .d g.2 V 20 b) .d2. g.2 V 20 c) .d g V 20 d) 2 0V 2 .d 2g V = 0 g Voh d Questão 06 Um bloco de massa m = 0,5 kg desloca-se sobre um plano horizontal com atrito e comprime uma mola de constante elástica k = 160 N/m. O coeficiente de atrito vale = 0,4 e a aceleração da gravidade vale g = 10 m/s2 . Sabendo que a máxima compressão atingida pela mola vale 10 cm, calcule a velocidade V da caixa no exato instante em que toca a mola. a) 1 m/s b) 2 m/s c) 3 m/s d) 4 m/s e) 5 m/s V K Questão 07 Um côco foi rebolado do alto de um prédio de 15m de altura com uma velocidade Vo = 10 m/s numa direção que forma um ângulo = 60o com a horizontal. Se a gravidade local vale g = 10 m/s2 e a resistência do ar é desprezível, pede-se determinar: a) a velocidade do côco ao atingir o solo b) a altura máxima atingida pelo côco Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 161 Questão 08 Um pêndulo simples, suspenso a um ponto fixo, é composto por uma esfera de massa m = 2 kg presa a um fio ideal de comprimento L = 8 m. O pêndulo encontra-se inicialmente na posição horizontal A, de onde é abandonado a partir do repouso. Se a gravidade local vale g = 10 m/s2 , determine a tração T no fio quando a esfera passar pelo ponto B, após ter descido uma altura vertical h = 6 m a) 30 N b) 35 N c) 40 N d) 45 N e) 60 N A B C h L Questão 09 Uma bolinha de massa m é abandonada do repouso do alto de um hemisfério liso de raio R, num local onde a gravidade vale g. Pede-se determinar a altura H em que a bolinha perderá o contato com o hemisfério. a) 2R/3 b) 3R/4 c) 4R/5 d) R/2 e) 3R/5 gA B R H Questão 10 O bloco de massa m = 8 kg é abandonado do repouso da posição indicada na figura. A constante elástica da mola é K = 200 N/m. Sendo g = 10 m/s2, determine: a) a máxima velocidade atingida pelo bloco; b) a máxima deformação que a mola sofre. K 1,6 m Questão 11 (Unicamp adaptada) Uma criança solta uma bolinha metálica de massa m = 50g, com velocidade inicial nula, do alto de um prédio de 100m de altura. Devido ao atrito com o ar, o gráfico da posição da pedrinha em função do tempo não é mais a parábola y = 100 5t2, mas sim o gráfico representado adiante. a) Com que velocidade (velocidade limite) a bolinha bate no chão (altura = 0) ? b) Qual é o trabalho realizado pela força de resistência do ar entre t = 0 e t = 11 segundos ? c) Admitindo que todo a energia mecânica dissipada seja convertida em energia térmica (calor) levando ao aquecimento da bola, determine a sua variação de temperatura nesse processo. O calor específico do metal vale c = 0,475 J /g.oC Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 162 Questão 12 Uma bomba (B) recalca água à taxa de 0,04 m3 por segundo, de um depósito (A) para uma caixa (C) no topo de uma casa. A altura de recalque é 9,2 m e a velocidade da água na extremidade do tubo de descarga (D) é 4 m/s. Considerar g = 10 m/s2 . Desprezar as dissipações de energia. A potência da bomba é: a) 2500 w b) 2000 w c) 3000 w d) 4000 w e) 5000 w Questão 13 Na situação da figura, o motor elétrico faz com que o bloco de 15 kg de massa suba com velocidade constante de 2 m/s. O cabo que sustenta o bloco é ideal, a resistência do ar é desprezível e adota-se g = 10 m/s2. Considerando que nessa operação o motor apresenta rendimento de 60%, calcule: a) a potência mecânica desenvolvida pelo motor b) a potência elétrica que ele recebe nos seus terminais c) Se o motor for alimentado pela rede elétrica de 200V, determine a corrente elétrica que o motor puxa; d) a potência dissipada pelo motor. MOTOR g Questão 14 (Fuvest) Uma esteira rolante transporta 15 caixas de bebida por minuto, de um depósito no subsolo até o andar térreo. A esteira tem comprimento de 12 m, inclinação de 30° com a horizontal e move-se com velocidade constante. As caixas a serem transportadas já são colocadas com a velocidade da esteira. Se cada caixa pesa 200 N, o motor que move a esteira deve fornecer uma potência de: a) 20W b) 40W c) 300W d) 600W e) 1800W Questão 15 A figura mostra um veículo esportivo de massa M = 800 kg subindo uma rampa de inclinação = 30o com a horizontal , a uma velocidade constante v = 72 km/h. Se a gravidade local vale g = 10 m/s2, o prof Renato Brito pede que você determine a potência desenvolvida pelo motor do carro durante essa subida. a) 20.000 W b) 40.000 W c) 60.000 W d) 80.000 W e) 90.000 W Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 163 Pensando em Casa Pensando em Casa ATENÇÃO: É absolutamente necessário ler a teoria desse capítulo antes de resolver as questões referentes a ele. As questões que se seguem não são mera aplicação de fórmulas, requerem uma real compreensão dos aspectos teóricos do assunto. Se você não leu TODA A TEORIA relativa a esse capítulo, NÃO INICIE A TAREFA DE CASA AGORA. 1ª Questão Introdutória para você descontrair Problemas de mecânica que envolvem as variáveis velocidade, força, deslocamentos, deformações de molas, MAS NÃO ENVOLVEM A VARIÁVEL TEMPO, geralmente sãomais facilmente resolvidos quando você faz uso dos conceitos de: a) esquistossomose b) botânica c) genética d) trabalho e energia e) ciclo de Krebs 2ª Questão Introdutória para você descontrair A grande vantagem de se fazer uso dos conceitos de Trabalho e Energia para se resolver problemas de Dinâmica é que: a) escolhendo, convenientemente, as posições inicial e final, o estudante terá o privilégio de resolver a questão dividindo o problema em várias partes, cada uma com uma equação. Afinal, é muito melhor trabalhar com várias equações ! b) escolhendo, convenientemente, as posições inicial e final, o estudante terá o privilégio de resolver a questão dividindo o problema em várias partes. Assim, ele gastará duas folhas de papel na resolução e finalmente poderá comprar aquela sua caneta nova da Hello Kitty ! c) escolhendo, convenientemente, as posições inicial e final, o estudante terá o privilégio de resolver toda a questão com uma única equação, sem dividir o problema em várias partes, poupando tempo e esforços. Questão 01 - Um caminhão carregado e um pequeno automóvel movem-se ambos com a mesma energia cinética. Sobre esse movimento, o prof Renato Brito pede que considere as afirmativas a seguir: I - A velocidade do automóvel é maior que a do caminhão; II - O trabalho que deve ser realizado para frear o caminhão é maior que o trabalho que deve ser realizado para fazer parar o automóvel; III- Se ambos são freados (até parar) por meio de forças de mesma intensidade, a distância percorrida pelo caminhão será maior do que a percorrida pelo automóvel durante a frenagem. Pode-se afirmar que: a) apenas I é verdadeira; b) apenas I e II são verdadeiras; c) apenas I e III são verdadeiras; d) apenas II e III são verdadeiras; e) todas as afirmativas são verdadeiras. Questão 02 - O bloco da figura parte do repouso, empurrado por uma força F de intensidade constante que atua durante todo o percurso. O trecho a é liso, e o trecho b é áspero. O prof Renato Brito pede para você determinar a intensidade da força de atrito que agiu sobre o bloco no trecho b, sabendo que o bloco pára o ao final do percurso. F a b a) b a 1F b) a b 1F c) b a F d) a b F Dica: o aluno não deve resolver o problema dividindo-o em várias partes, escrevendo várias equações. O mais interessante da ferramenta Trabalho e Energia é exatamente o fato de que, com uma única equação, o problema está resolvido. Questão 03 - Um bloco de madeira foi lançado sobre um solo horizontal com velocidade vo e atravessa dois trechos consecutivos de mármore e granito, de comprimentos d1 e d2 e coeficientes de atrito 1 e 2. Sabendo que a gravidade local vale g e que o bloco pára ao final do percurso, o prof. Renato Brito pede que você determine vo. Dados: d1 = 1 m, d2 = 2 m, 1 = 0,3, 2 = 0,25, g = 10 m/s2 d1 d2 Vo Dica: o aluno não deve resolver o problema dividindo-o em várias partes, escrevendo várias equações. O mais interessante da ferramenta Trabalho e Energia é exatamente o fato de que, com uma única equação, o problema está resolvido. Questão 04 (UECE) Um pequeno objeto esférico de densidade 0,2 g/cm3 está preso ao fundo de um recipiente contendo água (densidade 1,0 g/cm3), conforme a figura 1. Ao ser liberado, o objeto é acelerado e, ao deixar a água, atinge uma altura h (figura 2). Desprezando forças viscosas e tensão superficial, e adotando a aceleração da gravidade g = 10m/s2, determine h. a) 10 cm b) 20 cm c) 40 cm d) 50 cm h 10cm Figura 1 Figura 2 Dica: Veja a questão 2 de classe Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 164 Questão 05 - (ITA) Um projétil de massa m = 5,00 g atinge perpendicularmente uma parede com velocidade V = 400 m/s e penetra 10,0 cm na direção do movimento. (Considere constante a desaceleração do projétil na parede). Se a bala fosse disparada agora com uma velocidade de 600 m/s, a penetração seria de: a) 15 cm b) 225 cm c) 22,5 cm d) 250 cm e) 45 cm Dica: Veja a questão 3 de classe Questão 06 (AFA) Um bloco de massa M = 3,0 kg, partindo do repouso, é puxado sobre uma superfície horizontal sem atrito por uma força F de módulo variável, mas cuja direção é sempre constante e horizontal. O módulo da força F varia com a distância x percorrida pelo bloco conforme é ilustrado no gráfico a seguir. A Velocidade do bloco quando ele atinge a posição x = 5,0 m vale, aproximadamente: F ( N ) X ( m ) 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 0 1,0 2,0 V0 = 0 M F 0 1 m 2 m 3 m 4 m 5 m X a) 2 m/s b) 4 m/s c) 6 m/s d) 8 m/s e) 10 m/s Questão 07 - (AFA) Uma partícula de massa 0,8 kg se move ao longo do eixo Ox. O módulo da força resultante horizontal, em newtons, que atua sobre a partícula é dado por F(x) = 2x – 2. Se a partícula passa pela posição x = 0 com velocidade vi = +4 m/s, a velocidade dela ao passar pela posição x = 4 m é a) 3,5 m/s. b) 4,0 m/s. c) 4,5 m/s. d) 5,0 m/s. e) 6,0 m/s Dica: Veja a questão 4 de classe Questão 08 - Um bloco de massa m, abandonado no topo de um plano inclinado liso de altura h, desce a ladeira e atinge um piso horizontal rugoso, de coeficiente de atrito , onde o bloco, então, percorre uma distância d até parar. Se a aceleração da gravidade vale g, a distância d vale: a) . H b) H c) 1 H d) 1 .H h d m Dica: o aluno não deve resolver o problema dividindo-o em várias partes, escrevendo várias equações. O mais interessante da ferramenta Trabalho e Energia é exatamente o fato de que, com uma única equação, o problema está resolvido. Veja questão 5 de classe. Questão 09 - Uma pequena caixa de massa m é abandonada a uma altura h = 5,0 m e escorrega ladeira abaixo em direção ao trecho horizontal onde o coeficiente de atrito vale = 0,2 , e que se encontra dividido em quatro segmentos iguais. Sabendo que só existe atrito no trecho horizontal, O prof Renato Brito pede para você determinar em qual ponto a caixa vai parar. A B C D E 10 m h Dica: no cálculo do trabalho do Fat, só são computados “metros” percorridos no trecho horizontal, ida e volta, visto que só nele há atrito. Questão 10- (UF-MG) Um corpo de massa m possui velocidade inicial em A de 2 m/s e percorre a trajetória ABC, como mostra a figura. O trecho em rampa é perfeitamente liso e a partir do ponto B existe atrito de coeficiente igual a 0,10. A distância horizontal d que o corpo percorre até parar é (adote g = 10 m/s2) a) 60 m b) 81 m c) 72 m d) 90 m e) 45 m 7 m A vo 10 m d B D C Dica: o aluno não deve resolver o problema dividindo-o em várias partes, escrevendo várias equações. O mais interessante da ferramenta Trabalho e Energia é exatamente o fato de que, com uma única equação, o problema está resolvido. Questão 11 - Um bloco é abandonado em repouso num ponto A de um plano inclinado, conforme a figura. Os trechos inclinados AB e CD são perfeitamente lisos e o trecho horizontal BC apresenta atrito de coeficiente 0,40. o prof Renato Brito pede para você determinar a altura máxima que o bloco atinge no trecho CD. vA = 0 B C 5 m 3m DA Dica: o aluno não deve resolver o problema dividindo-o em várias partes, escrevendo várias equações. O mais interessante da ferramenta Trabalho e Energia é exatamente o fato de que, com uma única equação, o problema está resolvido. Questão 12 Um bloco de massa m = 1,0 kg desloca-se sobre um plano horizontal com atrito e comprime uma mola de constante elástica k = 10 N/m. O coeficiente de atrito vale = 0,3 e a aceleração da gravidade vale g = 10 m/s2. Sabendo que a máxima compressão atingida pela mola vale 40 cm, calcule a velocidade V da caixa no exato instante em que toca a mola. a) 1 m/s b) 2 m/s c) 3 m/s d) 4 m/s e) 5 m/s V K