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5 Quando a motocicleta atinge a posição da cabine do caminhão, temos: Multiplicando toda equação por e agrupando: Assim, substituindo o tempo de encontro na equação da velocidade da motocicleta, temos: Passando para Resposta da questão 7: a) Aplicando a equação de Torricelli, obtemos: b) Gráfico Cálculo da largura da avenida: área sob o gráfico Resposta da questão 8: [A] Cálculo da velocidade ao final de segundos de movimento: A velocidade média pode ser calculada pela média das velocidades, mas somente serve para o MRUV. Ou ainda pode ser calculada da forma geral que serve tanto para MRU quanto MRUV: Assim: Resposta da questão 9: [E] Aplicando a função horária da velocidade para o M.U.V.: Resposta da questão 10: [D] Análise das afirmativas: [1] (Verdadeira). Através dos coeficientes da equação de movimento, podemos extrair a posição inicial a velocidade inicial e a aceleração comparando-a com a equação geral. e tem-se que: e [2] (Verdadeira). Pela segunda lei de Newton, logo: [3] (Verdadeira). A equação da velocidade em função do tempo é: [4] (Falsa). Analisando a posição em cada instante de tempo, temos: Logo, o deslocamento neste intervalo de tempo foi de 0 2 0 m 2 s 0 1v 0 s t 2 a 1m s ì ü= ï ïï ï= =í ý ï ï =ï ïî þ c m 2 s s 164,5 20t t 2 = + = 2 ( ) ( ) ( ) 2 2 t 40t 129 0 40 40 4 1 129 t ' 3 s descartado tempo negativo t 2 1 t '' 43 s - - = ± - - × × - ì = - -ï= \í × =ïî 2 m 0 m mv v a t v 0 1m s 43 s v 43 m s= + × Þ = + × \ = km h : m m 3,6 km hv 43m s v 154,8 km h 155 km h 1m s = × \ = » 2 2 0 2 2 2 2 v v 2ad 1,5 0,5 2a 20 2,25 0,25 40a 2 40a a 5 10 m s- = + = + × = + = \ = × v t :´ L L @ ( )1,2 0,4 15L 2 L 12m + × = \ = 4,0 ( ) ( )20v v a t v 4 s 3 m s 2 m s 4 s v 4 s 11m s= + × Þ = + × \ = 0 m m v v 3m s 11m sv v 7m s 2 2 + + = = \ = m sv t Δ Δ = ( ) 2 22 0 a 2m ss v t t s 3 m s 4 s 4 s s 28 m 2 2 Δ Δ Δ= × + × Þ = × + × \ = m m s 28 mv v 7 m s t 4 s Δ Δ = = \ = 0 0 0 0 v v at 108 v 14,4(5) v 108 72 v 180 km h. = + Þ = - Þ = + Þ = 0(x ), 0(v ), (a) ( ) 20 0 ax t x v t t 2 = + × + × 2x(t) 5 6t 3t= - + 0x 5m,= 0v 6m s= - 2 2a 3m s a 6m s . 2 = Þ = F m a,= × 2F 0,6 kg 6 m s F 3,6 N.= × \ = 2 0v(t) v a t v(t) 6 m s 6m s 1s v(1s) 0 m s.= + × Þ = - + × \ = 0 2 x(0 s) x 5 m. x(3 s) 5 6 3 3 3 5 18 27 x(3 s) 14 m. = = = - × + × = - + \ = x 14 5 x 9m.Δ Δ= - \ = Extensivo 2021 – Lista 4 de Física 1 – Aulas: 7 e 8. Edu Leite 1 1. (Eear 2019) Um atleta pratica salto ornamental, fazendo uso de uma plataforma situada a 5m do nível da água da piscina. Se o atleta saltar desta plataforma, a partir do repouso, com que velocidade se chocará com a água? Obs.: despreze a resistência do ar e considere o módulo da aceleração da gravidade a) b) c) d) 2. (G1 - ifpe 2019) Em um lançamento de um projétil para cima, foi desenvolvida a equação horária do espaço do projétil, que se move em linha reta na direção vertical, segundo a expressão é dado em metros e, em segundos). Nessa situação, determine o módulo da velocidade do projétil ao fim de a) b) c) d) e) 3. (Uece 2019) Em função da diferença de massa entre a Terra e a Lua, a gravidade aqui é cerca de seis vezes a encontrada na Lua. Desconsidere quaisquer forças de atrito. Um objeto lançado da superfície da Terra com uma dada velocidade inicial atinge determinada altura. O mesmo objeto deve ser lançado a uma outra velocidade caso seja lançado do solo lunar e atinja a mesma altura. A razão entre a velocidade de lançamento na Terra e a de lançamento na Lua, para que essa condição seja atingida é, aproximadamente, a) b) c) d) 4. (G1 - ifce 2019) Considere um movimento de queda livre em que duas partículas, 1 e 2, têm massas e e estão localizadas a uma mesma altura acima do solo. As duas partículas são abandonadas simultaneamente. Para a partícula 1 observa-se que, no intervalo de tempo se desloca verticalmente Para o mesmo intervalo de tempo o deslocamento vertical da partícula 2, em será (Utilize a) b) c) d) e) 5. (Upf 2018) Sobre um rio, há uma ponte de metros de altura de onde um pescador deixa cair um anzol ligado a um peso de chumbo. Esse anzol, que cai a partir do repouso e em linha reta, atinge uma lancha que se deslocava com velocidade constante de por esse rio. Nessas condições, desprezando a resistência do ar e admitindo que a aceleração gravitacional seja pode-se afirmar que no exato momento do início da queda do anzol a lancha estava a uma distância do vertical da queda, em metros, de: a) b) c) d) e) Contato direto Contato indireto Atrito ou encaixe Correia/corrente Eixo comum Giram em rotações opostas Giram em rotações iguais 𝑣𝐴 = 𝑣𝐵 𝜛𝐴 = 𝜛𝐵 𝝕𝑨.𝑹𝑨 = 𝝕𝑩.𝑹𝑩 𝒗𝑨.𝑹𝑩 = 𝒗𝑩.𝑹𝑨 Resumo teórico – Física (Mecânica) ® Movimento Repouso REFERENCIAL VELOCIDADE ESCALAR MÉDIA 𝒗𝒎 = ∆𝒔 ∆𝒕 𝑣 = 𝑚 𝑠 = 𝑘𝑚 ℎ = 𝑐𝑚 𝑠𝑒𝑚 = 𝑚𝑚 𝑎𝑛𝑜… CONVERSÃO ÷ 3,6 X 3,6 v > 0 →mov. Progressivo v < 0 →mov. Retrógrado 𝒗 = ∆𝒔 ∆𝒕 → 𝐬 = 𝒔𝟎 + 𝒗. 𝒕 ACELERAÇÃO ESCALAR MÉDIA 𝒂𝒎 = ∆𝒗 ∆𝒕 𝑎 = 𝑚/𝑠 𝑠 = 𝑚 𝑠2 CLASSIFICAÇÃO DE MOVIMENTOS MOVIMENTO Sinal de v Sinal de a Acelerado Retardado 𝐬 = 𝒔𝟎 + 𝒗𝟎. 𝒕 + 𝒂. 𝒕𝟐 𝟐 𝒗𝟐 = 𝒗𝟎𝟐 + 𝟐. 𝒂. ∆𝒔 𝒗𝒎 = ∆𝒔 ∆𝒕 = 𝒗 + 𝒗𝟎 𝟐 v = constante MUV na direção vertical 𝑣0 = 0 ou 𝑣0 ≠ 0 𝑣0 ≠ 0 𝑣 = 0 𝐻𝑚á𝑥 Queda livre: mov. acelerado DICA: use g > 0 Lançamento para cima: mov. retardado DICA: use g < 0 GRÁFICOS e propriedades MOVIMENTOS CIRCULARES 𝒂 = ∆𝒗 ∆𝒕 → 𝐯 = 𝒗𝟎 + 𝒂. 𝒕 a = constante m/s km/h CINEMÁTICA θ 𝜃 = Δ𝑠 𝑅 R 𝛉 = 𝜽𝟎 +𝝕. 𝒕M.C.U. 𝝕 = ∆𝜽 ∆𝒕 ω = 𝑟𝑎𝑑 𝑠 𝝕 = 𝟐.𝝅 𝑻 𝒗 = 𝟐.𝝅.𝑹 𝑻 𝒗 = 𝝕.𝑹 Quadro relacional MOVIMENTO linear → circular MRU → MCU 𝑠 = 𝑠0 + 𝑣. 𝑡 𝜃 = 𝜃0 + 𝜛. 𝑡 MRUV MCUV 𝑣 = 𝑣0 + 𝑎. 𝑡 𝑠 = 𝑠0 + 𝑣0. 𝑡 + 𝑎. 𝑡2 2 𝑣2 = 𝑣02 + 2. 𝑎. Δ𝑠 𝜛 = 𝜛0 + 𝛼. 𝑡 𝜃 = 𝜃0 + 𝜛0. 𝑡 + 𝛼. 𝑡2 2 𝜛2 = 𝜛02 + 2. 𝛼. Δ𝜃 ACOPLAMENTO DE POLIAS ou ENGRENAGENS ∆𝑠 Problemas de velocidade média ∆𝑠1 ∆𝑠2 𝑣1 𝑣2 𝒗𝟏 < 𝒗𝟐 𝑣𝑚 = ∆𝑠1 + ∆𝑠2 ∆𝑡1 + ∆𝑡2 DICA: ache as distâncias em cada trecho, fazendo ∆𝑡1 = ∆𝑡2 = 𝑡 ∆𝑠1 ∆𝑠2 𝑣1 𝑣2 DICA: ache os intervalos de tempo em cada trecho, fazendo ∆𝑠1 = ∆𝑠2 = 𝑥 Distâncias iguais Tempos iguais Problemas de encontro Começam juntos O segundo está atrasado 𝑠𝐴 = 𝑠𝐵 𝑠0𝐴 < 𝑠0𝐵 𝑡0𝐴 = 𝑡0𝐵 = 0 𝑨 𝑩 𝑩 𝑠0𝐴 = 𝑠0𝐵 𝑡0𝐵 = 0 𝑨 𝑩 𝑡0𝐴 ≠ 0 MOVIMENTO UNIFORMEMENTE VARIADO (MUV) MOVIMENTO UNIFORME (MU) M.U. M.U.V. Período (T) Frequência (f) 𝑇 = 𝑠 𝑓 = 𝑠−1 = 𝐻𝑧 𝒇 = 𝑵 ∆𝒕𝒐𝒖 𝒇 = 𝟏 𝑻 Rotações iguais Rotações opostas 1º encontro no MCU (partindo da mesma posição) (∆𝛉 = 𝝕. 𝒕) ∆𝜽𝑨 = 𝟐𝝅 + ∆𝜽𝑩 ∆𝜽𝑨 + ∆𝜽𝑩 = 𝟐𝝅 𝝎𝑨. 𝒕 = 𝟐𝝅 + 𝝎𝑩. 𝒕 𝝎𝑨. 𝒕 + 𝝎𝑩. 𝒕 = 𝟐𝝅 1 Prof. Venê ™ 𝐸𝑥𝑒𝑚𝑝𝑙𝑜 𝑠𝐴 = 0 + 𝑣𝐴. 𝑡 𝑠𝐵 = 𝑠0𝐵 + 𝑣𝐵. 𝑡 𝐸𝑥𝑒𝑚𝑝𝑙𝑜 𝑠𝐵 = 0 + 𝑣𝐵. (𝑡 − 0) 𝑠𝐴 = 0 + 𝑣𝐴. (𝑡 − 𝑡0𝐴) Essa abordagem é válida para o MUV também. (𝑜𝑢 ∆𝑠 = 𝑣0. 𝑡 + 𝑎. 𝑡2 2 ) ω = constante 𝑡𝐵 > 0 (𝒐𝒖 𝝎𝑨 − 𝝎𝑩 = 𝟐𝝅 ∆𝒕𝒆 ) (𝒐𝒖 𝝎𝑨 + 𝝎𝑩 = 𝟐𝝅 ∆𝒕𝒆 ) 2019 Lei de Newton da Gravitação (1687) 𝐹𝐺 = 𝐺.𝑀.𝑚 𝑑2 𝐺 = 6,67𝑥10−11 𝑁.𝑚2 𝑘𝑔2 Intensidade do campo gravitacional (g) 𝑔0 = 𝐺.𝑀 𝑅2 𝑔ℎ = 𝐺.𝑀 (𝑅 + ℎ)2 Na superfície (h = 0) Na altitude h (h > 0) DICA: iguale a intensidade da força gravitacional à intensidade do peso Velocidade orbital (vo) 𝑣0 = 𝐺.𝑀 𝑑 𝑣0 = 𝐺.𝑀 𝑅 Órbita rasante (h = 0) DICA: iguale a intensidade da força gravitacional à intensidade da resultante centrípeta. Velocidade de escape (vE) 𝑣𝐸 =2. 𝐺.𝑀 𝑑 𝑣𝐸 = 2. 𝐺.𝑀 𝑅 Velocidade de escape a partir da superfície (h = 0) DICA: aplique o princípio da conservação da energia Energia potencial gravitacional 𝐸𝑝𝑜𝑡 = − 𝐺.𝑀.𝑚 𝑑 Gráfico da intensidade de g, em função da distância d em relação ao centro da Terra. ESTÁTICA Centro de Massa (CM) Essa forma de cálculo também é válida para: - A coordenada Y do CM; - A velocidade e aceleração do CM; - Sistema de partículas com qualquer quantidade. 𝑥𝐶𝑀 = 𝑚1. 𝑥1 + 𝑚2. 𝑥2 + 𝑚3. 𝑥3 𝑚1 + 𝑚2 +𝑚3 Chapa homogênea: divida em figuras menores, com massas proporcionais à área de cada parte. Encontre o CM de cada parte e calcule o CM do conjunto de pontos. EQUILÍBRIO ESTÁTICO Equilíbrio Translacional 𝐹𝑅 = 0 1- desloque todas as forças para um único ponto; 2 - aplique o par de eixos cartesianos nesse ponto; 3 - decomponha as forças e analise a força resultante. Equilíbrio Rotacional 1- eleja um polo; 2 – escreva os torques de todas as forças em relação a esse polo; 3 - Analise o torque resultante. 𝑀𝑅 = 0 𝑀0 = ±𝐹. 𝑏 𝑀 = 𝑁.𝑚 braço Atenção: aqui N.m não é J (joule)! d 𝒈𝒔𝒖𝒑 d = R + h d = R + h d Ponto material Corpo extenso Ponto material ou corpo extenso Só corpo extenso Torque (M) 𝑭𝑨𝑩𝑭𝑩𝑨 M m 𝑭𝑨𝑩 = 𝑭𝑩𝑨 (ação/reação) 𝑭𝑮 polo 𝑭 Rotação: anti-horária (+) ou horária (-) CASOS ESPECIAIS Triângulo de forças Complementos Conversão de velocidades Princípio de Galileu (MUV) 5 Corpo sujeito a três forças, duas delas perpendiculares entre si. (1) (2) (3) 𝑷 𝑻𝟑 𝑻𝟐 (𝑇1= 𝑃) 𝑷 𝑵𝒑 𝑵𝒔 𝒇𝒂𝒕 𝑁𝑠 = 𝑃 Condições de equilíbrio 𝑁𝑝 = 𝑓𝑎𝑡(I) 𝑀𝑁𝑝 = 𝑀𝑃 𝑁𝑝. 𝑏𝑁 = 𝑃. 𝑏𝑃 (II) Escorregamento da escada apoiada Obs.: o atrito no pé da escada pode ser substituído por uma tração. Tombamento da prancha (2) (1) polo polo 𝑷 𝑵𝟐 𝑵𝟏 𝑷𝑮 No equilíbrio: 𝑁1 + 𝑁2 = 𝑃 + 𝑃𝐺 No limite: 𝑁2 ≈0 𝑀𝑃𝐺 = 𝑀𝑃 𝑃𝐺. 𝑏𝐺 = 𝑃. 𝑏𝑃 Tombamento do bloco polo𝑷 𝑵𝑭 𝒇𝒂𝒕 𝑷 𝑵 𝑁 = 𝑃 𝐹 = 𝑓𝑎𝑡 𝒃𝑷 𝒃𝑵 𝒃𝑷 𝒃𝑮 𝒃𝑷 𝒃𝑭 𝑀 Ԧ𝐹 = 𝑀𝑃 𝐹. 𝑏𝐹 = 𝑃. 𝑏𝑃 1 8 5 3 6 10 5 4 15 7 2 20 9 0 25 km/h m/s 1s 1s 1s 1s 1s Exemplo: v0 = 0; g = 10m/s² 𝑣0 = 0 𝑣1 = 10𝑚/𝑠 𝑣2 = 20𝑚/𝑠 𝑣3 = 30𝑚/𝑠 𝑣4 = 40𝑚/𝑠 𝑣5 = 50𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 5𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 15𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 25𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 35𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 45𝑚/𝑠 ∆𝑠 = 𝟓𝑚 ∆𝑠 = 15𝑚 ∆𝑠 = 25𝑚 ∆𝑠 = 35𝑚 ∆𝑠 = 45𝑚 5 5 5 5 5 x1 x3 x5 x7 x9 1ª distância Múltiplos ímpares Regra válida para qualquer MUV, sempre em intervalos de tempos iguais. 30° Exemplo: 288km/h 4 x 72km/h = 288km/h 4 x 20m/s = 80m/s da tabela Em 1797, Henri Cavendish utiliza a balança de torção e demonstra experimentalmente a validade desta Lei. O valor de G seria determinado depois. No limite: Prof. Venê ™ Lei de Newton da Gravitação (1687) 𝐹𝐺 = 𝐺.𝑀.𝑚 𝑑2 𝐺 = 6,67𝑥10−11 𝑁.𝑚2 𝑘𝑔2 Intensidade do campo gravitacional (g) 𝑔0 = 𝐺.𝑀 𝑅2 𝑔ℎ = 𝐺.𝑀 (𝑅 + ℎ)2 Na superfície (h = 0) Na altitude h (h > 0) DICA: iguale a intensidade da força gravitacional à intensidade do peso Velocidade orbital (vo) 𝑣0 = 𝐺.𝑀 𝑑 𝑣0 = 𝐺.𝑀 𝑅 Órbita rasante (h = 0) DICA: iguale a intensidade da força gravitacional à intensidade da resultante centrípeta. Velocidade de escape (vE) 𝑣𝐸 = 2. 𝐺.𝑀 𝑑 𝑣𝐸 = 2. 𝐺.𝑀 𝑅 Velocidade de escape a partir da superfície (h = 0) DICA: aplique o princípio da conservação da energia Energia potencial gravitacional 𝐸𝑝𝑜𝑡 = − 𝐺.𝑀.𝑚 𝑑 Gráfico da intensidade de g, em função da distância d em relação ao centro da Terra. ESTÁTICA Centro de Massa (CM) Essa forma de cálculo também é válida para: - A coordenada Y do CM; - A velocidade e aceleração do CM; - Sistema de partículas com qualquer quantidade. 𝑥𝐶𝑀 = 𝑚1. 𝑥1 + 𝑚2. 𝑥2 + 𝑚3. 𝑥3 𝑚1 + 𝑚2 +𝑚3 Chapa homogênea: divida em figuras menores, com massas proporcionais à área de cada parte. Encontre o CM de cada parte e calcule o CM do conjunto de pontos. EQUILÍBRIO ESTÁTICO Equilíbrio Translacional 𝐹𝑅 = 0 1- desloque todas as forças para um único ponto; 2 - aplique o par de eixos cartesianos nesse ponto; 3 - decomponha as forças e analise a força resultante. Equilíbrio Rotacional 1- eleja um polo; 2 – escreva os torques de todas as forças em relação a esse polo; 3 - Analise o torque resultante. 𝑀𝑅 = 0 𝑀0 = ±𝐹. 𝑏 𝑀 = 𝑁.𝑚 braço Atenção: aqui N.m não é J (joule)! d 𝒈𝒔𝒖𝒑 d = R + h d = R + h d Ponto material Corpo extenso Ponto material ou corpo extenso Só corpo extenso Torque (M) 𝑭𝑨𝑩𝑭𝑩𝑨 M m 𝑭𝑨𝑩 = 𝑭𝑩𝑨 (ação/reação) 𝑭𝑮 polo 𝑭 Rotação: anti-horária (+) ou horária (-) CASOS ESPECIAIS Triângulo de forças Complementos Conversão de velocidades Princípio de Galileu (MUV) 5 Corpo sujeito a três forças, duas delas perpendiculares entre si. (1) (2) (3) 𝑷 𝑻𝟑 𝑻𝟐 (𝑇1= 𝑃) 𝑷 𝑵𝒑 𝑵𝒔 𝒇𝒂𝒕 𝑁𝑠 = 𝑃 Condições de equilíbrio 𝑁𝑝 = 𝑓𝑎𝑡(I) 𝑀𝑁𝑝 = 𝑀𝑃 𝑁𝑝. 𝑏𝑁 = 𝑃. 𝑏𝑃 (II) Escorregamento da escada apoiada Obs.: o atrito no pé da escada pode ser substituído por uma tração. Tombamento da prancha (2) (1) polo polo 𝑷 𝑵𝟐 𝑵𝟏 𝑷𝑮 No equilíbrio: 𝑁1 + 𝑁2 = 𝑃 + 𝑃𝐺 No limite: 𝑁2 ≈0 𝑀𝑃𝐺 = 𝑀𝑃 𝑃𝐺. 𝑏𝐺 = 𝑃. 𝑏𝑃 Tombamento do bloco polo𝑷 𝑵𝑭 𝒇𝒂𝒕 𝑷 𝑵 𝑁 = 𝑃 𝐹 = 𝑓𝑎𝑡 𝒃𝑷 𝒃𝑵 𝒃𝑷 𝒃𝑮 𝒃𝑷 𝒃𝑭 𝑀 Ԧ𝐹 = 𝑀𝑃 𝐹. 𝑏𝐹 = 𝑃. 𝑏𝑃 1 8 5 3 6 10 5 4 15 7 2 20 9 0 25 km/h m/s 1s 1s 1s 1s 1s Exemplo: v0 = 0; g = 10m/s² 𝑣0 = 0 𝑣1 = 10𝑚/𝑠 𝑣2 = 20𝑚/𝑠 𝑣3 = 30𝑚/𝑠 𝑣4 = 40𝑚/𝑠 𝑣5 = 50𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 5𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 15𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 25𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 35𝑚/𝑠 𝑣𝑚 = 45𝑚/𝑠 ∆𝑠 = 𝟓𝑚 ∆𝑠 = 15𝑚 ∆𝑠 = 25𝑚 ∆𝑠 = 35𝑚 ∆𝑠 = 45𝑚 5 5 5 5 5 x1 x3 x5 x7 x9 1ª distância Múltiplos ímpares Regra válida para qualquer MUV, sempre em intervalos de tempos iguais. 30° Exemplo: 288km/h 4 x 72km/h = 288km/h 4 x 20m/s = 80m/s da tabela Em 1797, Henri Cavendish utiliza a balança de torção e demonstra experimentalmente a validade desta Lei. O valor de G seria determinado depois. No limite: Prof. Venê ™ 2g 10 m s .= 10m s. 20m s. 30m s. 50m s. 2S 105 20t 5t= + - (S t, 3 s. 120m s 10m s 60m s 5m s 15m s Tv Lv 6. 10. 10. 6. 1m 1kg= 2m 2 kg= t 2 s,Δ = y 20m.Δ = t 2 s,Δ = m, 2g 10 m s )= 40. 10. 20. 5. 50. 20 20m s 210 m s , 80 100 40 20 60
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