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Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 189 Questão 20 Uma bola de tênis, movendo-se a 40 m/s, colide elasticamente com uma superfície horizontal lisa. Se a massa da bola vale 50 g e = 36, a força média que age na bola, durante o impacto de 0,2 s de duração, vale: ( sen 36 = 0,6 , cos 36 = 0,8) a) 6 N b) 8N c) 12 N d) 24 N e) 16N Questão 21 Um bloco de massa m = 2 kg desliza sobre uma superfície horizontal sob ação de uma força resultante horizontal F cuja intensidade é dada pelo gráfico F x t abaixo. Sabendo que a velocidade inicial da caixa (t = 0 s) vale Vo = 3 m/s, determine a sua velocidade no instante t = 6 s. F Vo F(N) t(s)2 4 6 0 40 20 0 -20 Questão 22 Uma caixa A de massa 6 kg se move com velocidade 40 m/s sobre o eixo x indo ao encontro de uma caixa B de massa 4 kg que se move em sentido contrário com velocidade 20 m/s. O prof. Renato Brito pede que você determine a velocidade do centro de massa desse sistema após a colisão: a) 10 m/s b) 12 m/s c) 16 m/s d) Não pode ser determinado sem conhecer o coeficiente de restituição da colisão Questão 23 Uma caixa A de massa 3m se move com velocidade v sobre o eixo x indo ao encontro de uma caixa B de massa 2m que se move sobre o eixo y (do mesmo sistema cartesiano) com velocidade 2v. O prof. Renato Brito pede que você determine a velocidade do centro de massa desse sistema após a colisão elástica entre as caixas: a) v/2 b) v c) 2v/3 d) 3v/4 V V Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 190 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. Questão 01 (Fuvest-SP) Uma quantidade de barro de massa 2 kg é atirada de uma altura de h = 0,45 m, com uma velocidade horizontal v = 4 m/s, em direção a um caminho parado, de massa igual a 6 kg, como mostra a figura. Se todo o barro ficar grudado no carrinho no instante em que o atingir, o carrinho iniciará um movimento com velocidade, em m/s, igual a: a) 3/4 b) 1 c) 5/4 d) 2 e) 3 h v Dica: veja questão 1 de classe Questão 02 - O prof Renato Brito conta que um caminhão carregado e um pequeno automóvel movem-se ambos com a mesma quantidade de movimento. Sobre esse movimento, considere as afirmativas a seguir: I - A velocidade do automóvel é maior que a do caminhão; II - O impulso que deve ser aplicado para frear o caminhão é maior que o impulso que deve ser aplicado para fazer parar o automóvel; III- Se ambos são freados (até parar) por meio de forças de mesma intensidade, o caminhão leva mais tempo até parar completamente que o carro; IV- 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 IV são verdadeiras; Questão 03 A figura mostra um carinho de madeira de massa m que se move com velocidade v sobre um solo horizontal liso, carregando um bloco de ferro de massa 2m. Subitamente, ao passar por um eletroímã fixo ao teto, o bloco de ferro é abruptamente retirado de cima do carrinho. ferro ferro V Assim, após essa brusca remoção, o carrinho passa a se mover com velocidade: a) 3v/2 b) 2v/3 c) 3v d) 2v e) v Dica: veja questão 3 de classe Questão 04 A figura mostra um carinho de madeira de massa m que se move com velocidade v sobre um solo horizontal liso quando, de repente, o eletroímã deixa cair verticalmente, sobre o carrinho, um bloco de ferro de massa 2m, que adere ao carrinho (devido ao atrito entre eles) que prossegue em movimento uniforme. ferro ferro V antes depois A velocidade final do conjunto carro+bloco, na situação final, vale: a) 3v/2 b) 2v/3 c) 3v d) 2v e) v /3 Dica: veja questão 2 de classe Questão 05 Um carrinho de massa M carrega pendurada uma bola de mesma massa M, conforme a figura a seguir. O conjunto (carrinho+bola) se move com velocidade constante V sobre um plano horizontal sem atrito. Em dado instante, o fio que sustenta a bola se rompe. A velocidade do carrinho, a partir de então, será: a) (1/2)V. b) V. c) 2V. d) –V. e) – V / 2 M M v Dica: veja questão 3 de classe Questão 06 - (CESGRANRIO-RJ) Um carrinho de massa M = 3 kg move-se em linha reta sobre um piso horizontal sem atrito. A velocidade do carrinho é de 6 m/s. Sobre o carrinho, encontra-se fixada uma mola que é comprimida por um objeto de massa m = 0,50kg. Inicialmente, tal objeto se desloca solidário ao carrinho, atado ao mesmo por um fio. Em um instante, o fio é rompido e a mola empurra o objeto para trás, projetando-o, horizontalmente, para fora do carrinho com uma velocidade de 6 m/s em relação ao piso. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 191 Uma vez livre do objeto de massa m, qual a velocidade do carrinho? a) 6 m/s b) 8 m/s c) 10 m/s d) 12m/s e) 14m/s Questão 07 (Cefet 2005 1ª Fase) Um carrinho de massa M, contém uma massa m0 de água e se movimenta com velocidade constante V , sobre um plano horizontal sem atrito. Num instante t = 0s, a água contida no carrinho começa a vazar através de um furo na sua base. A partir desse instante, o módulo da velocidade do carrinho em função do tempo é mais bem representado pelo gráfico: a) b) c) d) Dica: veja questão 5 de classe Questão 08 - Um projétil de massa M incide sobre um bloco de madeira de massa 9M suspenso ao teto por duas cordas inextensíveis, conforme mostra a figura abaixo. No local, a aceleração da gravidade tem módulo de 10 m/s2. Desprezam-se os atritos do ar. O projétil fica incrustado no bloco e a máxima altura atingida pelo conjunto, após o impacto, vale 45 cm. A velocidade da bala, antes do impacto, vale: a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s v M 9M Questão 09 - O Prof Renato Brito conta que duas caixas A e B, de massas 4M e M, estão a pressionar uma mola elástica ideal. Quando o sistema é liberado a partir do repouso, as caixas de movem sem atrito e sobem as rampas, atingindo alturas respectivamente iguais a HA e HB . Pode-se afirmar que: K A B a) HA = 4.HB b) HB = 2.HA c) HA = 2.HB d) HB = 16.HA Questão 10 - Uma mola ideal, de comprimento natural 20 cm e constante elástica K = 25.103 N/m, foi comprimida entre duas caixas A e B, de massas 2 kg e 8 kg, sobre um solo liso. Quando o comprimento da mola estava reduzido a 16 cm, o operador abandona as caixas simultaneamente. O prof Renato Brito pede para você determinar a velocidade adquirida por cada caixa, após perder o contato com a mola. Questão 11 - Um canhão de massa M = 10 kg , inicialmente em repouso, dispara um projétil de massa m = 1,5 kg com velocidade inicial vo = 40 m/s fazendo um ângulo de = 60 com a horizontal. O prof Renato Brito pede para você determinar a velocidade horizontal de recuo do canhão. m V o M Questão 12 - - (1º Simulado Saúde 10 - 2007) Um canhão de massa M = 10 kg encontra-se em repouso sobre um solohorizontal plano num local onde g = 10 m/s² quando dispara uma bala de massa m = 2 kg numa direção que forma um ângulo de 60 com a horizontal. Devido ao disparo, o canhão recua horizontalmente, percorrendo uma distância d = 1,6 m até parar. Sabendo que o coeficiente de atrito entre o canhão e o solo vale = 0,5, a velocidade de disparo da bala de canhão vale: a) 20 m/s b) 30 m/s c) 40 m/s d) 50 m/s e)60 m/s Questão 13 - Uma esfera de aço, de massa m = 4 kg, foi lançada de uma altura h = 5m em relação ao solo, com uma velocidade inicial Vo = 6 m/s numa direção que forma um ângulo = 60 com a horizontal (g = 10 m/s2 ). No exato momento em que a esfera ia tocar o solo, um pequeno carrinho de madeira que se movia livremente em MRU em sentido oposto, com velocidade V = 5 m/s passou e alojou a esfera. Sabendo que a colisão foi inelástica e o carro parou de se Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 192 mover, logo após o impacto, o prof Renato Brito pede-se determinar a massa do carro ( g = 10 m/s2 ). h v o g m M v Questão 14 - (UFC 2001) Uma granada explode no ar quando sua velocidade é vo. A explosão dá origem a três fragmentos de massas iguais. Imediatamente depois da explosão os fragmentos têm as velocidades iniciais, v1, v2 e v3, contidas num mesmo plano, indicadas na figura abaixo. Assinale a opção correta para o valor de vo : a) 2,0 km/s b) 1,6 km/s c) 1,2 km/s d) 0,8 km/s e) 0,4 km/s 60o 60o v 1 = 0,8 km/s v 2 = 0,4 km/s v 3 = 0,4 km/s Questão 15 - (PUC 2005) O rojão representado na figura tem velocidade vertical de módulo 20 m/s no momento em que explode, dividindo-se em 2 fragmentos de massas iguais cujas velocidades têm módulos iguais e direções que formam entre si um ângulo de 1200. O módulo da velocidade, em m/s, de cada fragmento, imediatamente após a explosão, será: a) 10 b) 20 c) 30 d) 40 e) 50 Questão 16- Uma granada de massa 4M está caindo verticalmente e, ao atingir uma velocidade V, explode em 3 fragmentos de massas M, M e 2M. Os fragmentos menores, logo após a explosão, adquirem velocidade 6V (cada um) formando ângulo = 60o com a vertical. A velocidade do 3º fragmento, de massa 2M, logo após a explosão, vale: V 4M M M 2M 6V ? 6V a) V apontando para cima; b) V apontando para baixo c) 2V apontando para cima d) 2V apontando para baixo e) nula Questão 17 - Dois móveis A e B, de massas 3m e m, passam pelas posições indicadas na figura abaixo, ambos em movimento uniforme e colidem inelasticamente no ponto P. O prof Renato Brito pede para você assinalar qual das retas melhor representa a trajetória seguida pelo conjunto AB após a colisão. pA B a b c d e Questão 18- Uma bola A, de massa 20 kg, move-se com velocidade Vo = 5 m/s em direção a uma bola B, inicialmente em repouso. Após o impacto, as bolas se movem em direções perpendiculares entre si com velocidades VA = 3 m/s e VB = 8 m/s. Todo o episódio ocorre num plano horizontal liso. O prof Renato Brito pede para você determinar a massa da bola B : a) 10 kg b) 20 kg c) 30 kg d) 40 kg e) 50 kg A B B V B V A V o Questão 19- A figura mostra dois irmãos Renato e Raul, de mesma massa, que estão em pé sobre dois carrinhos idênticos que podem se mover sobre um solo horizontal liso. Inicialmente todo o sistema encontra-se em repouso quando Renato arremessa a pesada bola de boliche para Raul, que a recebe e joga de volta para o irmão. Após várias jogadas, considere o momento em que a bola está no ar, a caminho de Renato. Qual dos diagramas abaixo melhor representa as velocidades de Renato e Raul nesse momento ? Renato Raul situação inicial Renato Raul situação final Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 193 a) b) c) d) e) Questão 20 - A figura mostra dois irmãos Renato e Raul, de mesma massa, que estão em pé sobre dois carrinhos idênticos que podem se mover sobre um solo horizontal liso. Inicialmente todo o sistema encontra-se em repouso quando Renato arremessa a pesada bola de boliche para Raul, que a recebe e joga de volta para o irmão e assim sucessivamente. Renato Raul Qual dos diagramas abaixo melhor representa as velocidades de Renato e Raul, após várias jogadas, num momento em que Renato está segurando a bola ? a) b) c) d) e) Questão 21 (UF-GO) Um homem de massa m encontra-se na extremidade de um vagão-prancha em repouso. O vagão tem massa 9m e comprimento L. O homem caminha até a extremidade oposta do vagão e pára. L Desprezando-se o atrito entre o vagão e os trilhos, o deslocamento do homem em relação ao solo é: a) 10 L b) L c) 3 L d) 10 L9 e) 9 L Questão 22 - Uma lâmina de material muito leve de massa 5m está em repouso sobre uma superfície sem atrito. A extremidade esquerda da lâmina está a 1 cm de uma parede. Uma formiga considerada como um ponto, de massa m, está inicialmente em repouso sobre essa extremidade, como mostra a figura. A seguir, a formiga caminha para frente muito lentamente, sobre a lâmina. A que distância d da parede estará a formiga no momento em que a lâmina tocar a parede? a) 2 cm b) 3 cm c) 4 cm d) 5 cm e) 6 cm 1 cm parede Dica: veja questão 15 de classe Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 194 Questão 23 - O gráfico abaixo representa a velocidade de dois carrinhos A e B em função do tempo, numa colisão unidimensional . Sabendo que a massa do carrinho A vale 20 kg, pede-se determinar: 6 4 2 2 4 t(ms) V(m/s) B A a) A massa do carrinho B; b) O coeficiente de restituição da colisão; Questão 24 - (UFC) Uma bolinha de massa 50 g, movendo-se horizontalmente a 10 m/s, colide com uma parede vertical, retornando com velocidade horizontal 7 m/s. Se o tempo da colisão foi de 10 ms, determine o valor da força média exercida pela parede sobre a bola. Questão 25 - (U Mackenzie-SP) Uma esfera de 0,5 kg, abandonada de uma altura de 1,8 m, choca-se com o solo. Adote g = 10 m/s2. Sabe-se que o choque dura 0,02s e que o coeficiente de restituição entre a esfera e o solo é 0,8. Determine: a) a velocidade com que a esfera colide com o chão; b) a velocidade com que a esfera retorna, após a colisão; c) a força média que age sobre a esfera durante o choque. Questão 26 (Medicina Christus 2012) Um determinado corredor amador de massa 70 kg não sabe amortecer o impacto da queda quando as pernas tocam o solo. Considerando a altura da queda quando uma das pernas toca o solo de 11,25 cm e o tempo de impacto (amortecimento) de 0,01 s, podemos afirmar que a força média de impacto com o solo vale (considere g = 10 m/s2): a) 1050 N. b) 1075 N. c) 10500 N. d) 10750 N. Questão 27 - (Puccamp-SP) Um corpo de massa 5 kg move-se sobre o eixo X de um plano cartesiano XY desenhado num solo horizontal perfeitamente liso, com velocidade constante de 4 m/s. Ao passar pela origem, sofre um impulso ao longo da direção Y aplicado por uma força de intensidade 150 N, que atua durante 0,1 s. A nova velocidade do corpo, após esse impulso, vale, em m/s : a) 1,5 b) 7 c) 3 d) 15 e) 5 Questão 28 A figura mostra duas caixas A e B, de massas M e 3M, que se movem com velocidades 12 m/s e 2 m/s. Determine a velocidade adquirida pelas caixas A e B após sofrerem uma colisão elástica. V A A antes B V B Dica: veja Exemplo Resolvido 5 e 6, página 178 Questão 29 A figura mostra duas caixas A e B, de massas M e 3M, que se movem com velocidades15 m/s e 5 m/s. Determine a velocidade adquirida pelas caixas A e B após sofrerem uma colisão parcialmente elástica, com coeficiente de restituição e = 0,2. V A A antes B V B Questão 30 Em cada caso abaixo, duas caixas A e B idênticas sofrerão colisão frontal e elástica. Determine, em cada caso, as velocidades das caixas após a colisão. a) 3 m/sA B2 m/sa) b) 3 m/sA B 2 m/sb) c) 1 m/s A B 2 m/sc) d) 4 m/s A B 0 m/s d) Dica: massas iguais, colisão frontal e elástica, os corpos trocam de velocidades (direção, sentido e valor) Questão 31 (CESGRANRIO-RJ) Na figura, a mola é ideal, a velocidade de B é constante, A está em repouso na posição de equilíbrio O e as massas A e B são iguais. Despreza-se o atrito. Após um choque perfeitamente elástico, existirá um instante a partir do qual: a) A estará oscilando e B se deslocando para a direita; b) A estará em repouso e B se deslocando para a direita; c) A e B estarão oscilando; d) A e B estarão em repouso na posição O; e) A e B estarão em repouso à esquerda da posição O. Dica: massas iguais, colisão frontal e elástica, os corpos trocam de velocidades (direção, sentido e valor). Assim, B bate em A, A amassa a mola, depois a mola empurra A de volta, A bate em B trocando novamente de velocidade, A pára, B prossegue para a direita sozinho.