Prévia do material em texto
CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS REVISÃO DE FÍSICA PROFESSORA: RAFAELLA VIDAL _________________________________________________________________________ TRABALHO/ ENERGIA/ IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO/ COLISÕES 1) Sobre um corpo de massa 10 kg, inicialmente em repouso, atua uma força F que faz variar sua velocidade para 28 m/s em 4 segundos. Determine: a) a aceleração do corpo; b) o valor da força F; c) o trabalho realizado pela força F para deslocar o corpo de 6 m. 2) Um carro percorre uma estrada reta e horizontal, em movimento uniforme, com velocidade constante de 20 m/s, sob a ação de uma força de 1800 N exercida pelo motor. Calcule o trabalho realizado pelo motor em 4s. 3) Um boi arrasta um arado, puxando-o com uma força paralela ao deslocamento de 900 N . Sabendo que o trabalho realizado pelo boi foi de +18000 J, calcule o módulo do deslocamento do boi. 4) Um corpo de massa 5kg é retirado de um ponto A e levado para um ponto B, distante 50m na horizontal e 30m na vertical traçadas a partir do ponto A. Qual é o módulo do trabalho realizado pela força peso? a) 2500 J b) 2000 J c) 900 J d) 500 J e) 1500 J 5) O bloco da figura, de peso P = 50 N, é arrastado ao longo do plano horizontal pela força F de intensidade F = 100 N. A força de atrito tem intensidade Fat = 40 N. a) Determine o trabalho realizado, no deslocamento de módulo 10 m, pelas forças: F, Fat, P e pela reação normal N. b) Calcule a intensidade da força resultante e o trabalho dessa mesma força no deslocamento mencionado anteriormente. 6) Um carro de massa 1000 kg move-se sem resistências dissipadoras em trajetória retilínea, a partir do repouso. O gráfico da força motora na própria direção do movimento é representado na figura. Determine: a) a aceleração do carro quando se encontra a 400 m da origem; b) o trabalho da força F no deslocamento de 200 m a 1000 m; c) o trabalho da força F no deslocamento de 0 a 1000 m. 7) Um corpo de massa 5 kg está sob a ação de uma força de 30 N que atua no sentido do movimento. Sabendo que em determinado instante a velocidade do corpo é de 10 m/s, determine sua velocidade após percorrer 15 m. 8) Considere um corpo sendo arrastado, com velocidade constante, sobre uma superfície horizontal onde o atrito não é desprezível. Considere as afirmações I, II e III a respeito da situação descrita. I. O trabalho da força de atrito é nulo. II. O trabalho da força peso é nulo. III. A força que arrasta o corpo é nula. A afirmação está INCORRETA em: a) I apenas. b) I e III, apenas. c) II apenas. d) I, II e III. 9) Um motor de potência 55000 W aciona um carro durante 30 minutos. Qual é o trabalho desenvolvido pelo motor do carro? 10) Um elevador de peso 4000 N sobe com velocidade constante, percorrendo 30 m em 6 s. Calcule a potência da força que movimenta o elevador. 11) Um menino cuja massa é 40 kg sobe, com velocidade constante, por uma corda vertical de 6 m de comprimento em 10 s. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, a potência desenvolvida pelo menino nesse tempo é de a) 2400 W. b) 480 W. c) 240 W. d) 720 W. e) 400 W. 12) Um pequeno veículo de 100 kg parte do repouso numa superfície horizontal polida. Despreze qualquer resistência ao movimento e suponha que o motor exerça uma força constante e paralela à direção da velocidade. Após percorrer 200 m atinge 72 Km/h. Determine a potência média da força motora referido de 200 m. 14) O rendimento de uma máquina é 80 %. Se a potência total recebida é 6000 W, qual a potência efetivamente utilizada? 15) O rendimento de uma máquina é de 70 % e a potência dissipada vale 300 W. Determine: a) a potência útil; b) a potência total fornecida à máquina. 16) O que vai acontecer com a energia cinética de um carro se a sua velocidade dobrar? a) Ficará 2 vezes maior. b) Ficará 4 vezes maior. c) Ficará 2 vezes menor. d) Ficará 4 vezes menor. e) Permanecerá constante. 17) Sabendo que um corredor cibernético de 80 kg, partindo do repouso, realiza a prova de 200 m em 20 s mantendo uma aceleração constante de a = 1,0 m/s2, pode-se afirmar que a energia cinética atingida pelo corredor no final dos 200 m, em joules, é: a) 12000 b) 13000 c) 14000 d) 15000 e) 16000 18) O salto com vara é, sem dúvida, uma das disciplinas mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Na última Olimpíada de Atenas a atleta russa, Svetlana Feofanova, bateu o recorde feminino, saltando 4,88 m. A figura a seguir reopresenta um atleta durante um salto com vara, em três instantes distintos. Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e III, respectivamente. a) - cinética - cinética e gravitacional - cinética e gravitacional b) - cinética e elástica - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional c) - cinética - cinética, gravitacional e elástica - cinética e gravitacional d) - cinética e elástica - cinética e elástica - gravitacional e) - cinética e elástica - cinética e gravitacional – gravitacional 19) Um estudante de 60 kg escala uma colina de 150 m. No corpo desse estudante, para cada 20 J de energia convertidos em energia mecânica, o organismo desprende 100 J de energia interna, dos quais 80 J são dissipados como energia térmica. Adote g = 10 m/s2 e considere as seguintes proposições: I. O corpo do estudante tem uma eficiência de 20% na conversão de energia interna para energia mecânica. II. A energia potencial gravitacional do estudante no topo da colina é de 90 kJ, em relação à base da colina. III. A energia interna que o estudante desprendeu durante a escalada foi de 450 kJ. Estão corretas: a) todas b) Nenhuma está correta. c) apenas I e III d) apenas II e III e) apenas I e II 20) Dá-se um tiro contra uma porta. A bala, de massa 10 g, tinha velocidade de 600 m/s ao atingir a porta e, logo após atravessá-la, sua velocidade passa a ser de 100 m/s. Se a espessura da porta é de 5,0 cm, Calcule o módulo da força média que a porta exerceu na bala. 21) Um corpo de 2,00kg de massa efetua movimento retilíneo com 5,00m/s de velocidade, quando sobre ele passa a atuar uma força de 6,00N, na mesma orientação da velocidade, durante 5,00s. O valor do trabalho realizado pela força nessas condições vale a) 200 J b) 225 J c) 375 J d) 400 J e) 425 J 22) Um bloco de massa m = 0,1 kg comprime uma mola ideal, de constante elástica k = 100 N/m, de 0,2 m (ver figura). Quando a mola é liberada, o bloco é lançado ao longo de uma pista lisa. Calcule a velocidade do bloco, em m/s, quando ele atinge a altura h = 1,2 m. 23) Um bloco de massa 0,60kg é abandonado, a partir do repouso, no ponto A de uma pista no plano vertical. O ponto A está a 2,0m de altura da base da pista, onde está fixa uma mola de constante elástica 150N/m. São desprezíveis os efeitos do atrito e adota-se g = 10m/s2 . A máxima compressão da mola vale, em metros, a) 0,80 b) 0,40 c) 0,20 d) 0,10 e) 0,05 24) Um bloco de massa 0,20kg desce deslizando sobre a superfície mostrada na figura a seguir. No ponto A, a 60cm acima do plano horizontal EBC, o bloco tem uma velocidade de 2,0m/s e, ao passar pelo ponto B, sua velocidade é de 3,0m/s. Considere g=10m/s2. a) Determine o trabalho realizado pela força de atrito que atua no bloco entre os pontos A e B. b) Determine o valor do coeficiente de atrito entre a superfície horizontal e o bloco, sabendo- se que ele chega ao repouso no ponto C, distante 90cm de B. 25) Um corpo de massa m = 0,50kg desliza por uma pista inclinada, passando pelo ponto A com velocidade VA = 2,0m/s e pelo ponto B com velocidade VB = 6,0m/s. Adote g = 10m/s2 . Considerando tambéma figura, o trabalho realizado pela força de atrito no deslocamento de A para B vale, em joules, a) 8,0 b) 7,0 c) -4,0 d) -7,0 e) -8,0 26) Uma partícula possui 20 kg de massa e velocidade de 20m/s. A partícula recebe um impulso de 500 N.s, na mesma direção e sentido do movimento. Qual a quantidade de movimento final desta partícula e a velocidade final? 27) Num certo instante, um corpo em movimento tem energia cinética de 100 joules, enquanto o módulo de sua quantidade de movimento é 40kg.m/s. A massa do corpo, em kg, é a) 5,0 b) 8,0 c) 10 d) 16 e) 20 28) Um brinquedo muito simples de construir, e que vai ao encontro dos ideais de redução, reutilização e reciclagem de lixo, é retratado na figura. A brincadeira, em dupla, consiste em mandar o bólido de 100 g, feito de garrafas plásticas, um para o outro. Quem recebe o bólido, mantém suas mãos juntas, tornando os fios paralelos, enquanto que, aquele que o manda, abre com vigor os braços, imprimindo uma força variável, conforme o gráfico. Considere que: - a resistência ao movimento causada pelo ar e o atrito entre as garrafas com os fios sejam desprezíveis; - o tempo que o bólido necessita para deslocar- se de um extremo ao outro do brinquedo seja igual ou superior a 0,60 s. Dessa forma, iniciando a brincadeira com o bólido em um dos extremos do brinquedo, com velocidade nula, a velocidade de chegada do bólido ao outro extremo, em m/s, é de a) 16. b) 20. c) 24. d) 28. e) 32. 29) Um brinquedo consiste em um fole acoplado a um tubo plástico horizontal que se encaixa na traseira de um carrinho, inicialmente em repouso. Quando uma criança pisa no fole, comprimindo-o até o final, o ar expelido impulsiona o carrinho. Considere que a massa do carrinho seja de 300 g, que o tempo necessário para que a criança comprima completamente o fole seja de 0,2 s e que ao final desse intervalo de tempo o carrinho adquira uma velocidade de 8 m/s. Admitindo desprezíveis todas as forças de resistência ao movimento do carrinho, o módulo da força média (F) aplicada pelo ar expelido pelo tubo sobre o carrinho, nesse intervalo de tempo, é igual a a) 10 N. b) 14 N. c) 12 N. d) 8 N. e) 16 N. 30) O gráfico representa a força resultante sobre um carrinho de supermercado de massa total 25 kg, inicialmente em repouso. Calcule a velocidade que o carrinho vai ter no instante t = 25s. 31) Em plena feira, enfurecida com a cantada que havia recebido, a mocinha, armada com um tomate de 120 g, lança-o em direção ao atrevido feirante, atingindo-lhe a cabeça com velocidade de 6 m/s. Se o choque do tomate foi perfeitamente inelástico e a interação trocada pelo tomate e a cabeça do rapaz demorou 0,01 s, a intensidade da força média associada à interação foi de a) 20 N. b) 36 N. c) 48 N. d) 72 N. e) 94 N. 32) Uma bola de futebol de massa igual a 300 g atinge uma trave da baliza com velocidade de 5,0 m/s e volta na mesma direção com velocidade idêntica. O módulo do impulso aplicado pela trave sobre a bola, em N × s, corresponde a: a) 1,5 b) 2,5 c) 3,0 d) 5,0 33) Em um teste de colisão, um automóvel de 1500 kg colide frontalmente com uma parede de tijolos. A velocidade do automóvel anterior ao impacto era de 15 m/s. Imediatamente após o impacto, o veículo é jogado no sentido contrário ao do movimento inicial com velocidade de 3 m/s. Se a colisão teve duração de 0,15 s, calcule a força média exercida sobre o automóvel durante a colisão. 34) Ao longo de um eixo x, uma partícula A de massa 0,1kg incide com velocidade escalar de 2 m/s sobre uma partícula B de massa 0,3 kg, inicialmente em repouso. O esquema a seguir ilustra isso, como também o que sucede após o choque. a) Mostre que houve conservação da quantidade de movimento do sistema. b) Calcule o coeficiente de restituição dessa colisão e, a seguir, informe se houve ou não perda de energia mecânica do sistema nessa colisão. 35) Dois corpos A e B, de massa respectivamente iguais a 2 kg e 6 kg, movimentam-se sobre uma mesma trajetória retilínea, no mesmo sentido com velocidades vA = 4 m/s e vB = 1 m/s, onde o atrito é desprezível. Sabendo-se que os corpos realizam uma colisão perfeitamente elástica, determine suas velocidades após o choque. 36) Dois carros de mesma massa sofrem uma colisão frontal. Imediatamente, antes da colisão, o primeiro carro viajava a 72 km h no sentido norte de uma estrada retilínea, enquanto o segundo carro viajava na contramão da mesma estrada com velocidade igual a 36 km h, no sentido sul. Considere que a colisão foi perfeitamente inelástica. Qual é a velocidade final dos carros imediatamente após essa colisão? a) 5 m/s para o norte. b) 5 m/s para o sul. c) 10 m/s para o norte. d) 10 m/s para o sul. e) 30 m/s para o norte. 37) Um corpo de massa m = 2 kg se movimenta sobre uma superfície horizontal sem atrito, com velocidade constante v = 8 m/s. Tal corpo choca- se frontalmente com um outro de mesma massa, que se encontrava em repouso sobre a superfície. Sabe-se que, após a colisão, os dois corpos aderem um ao outro, passando a se movimentar juntos. Em tal contexto, qual é a velocidade do conjunto de corpos unidos após o choque entre eles? a) 10 m/s b) 6 m/s c) 4 m/s d) 2 m/s e) 1 m/s 38) A esfera A, com velocidade 6,0m/s, colide com a esfera B, em repouso, como mostra a figura anterior. Após a colisão as esferas se movimentam com a mesma direção e sentido, passando a ser a velocidade da esfera A 4,0m/s e a da esfera B, 6,0m/s. Considerando mA a massa da esfera A e mB a massa da esfera B, assinale a razão mA/mB. a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 39) Uma massinha de 0,3 kg é lançada horizontalmente com velocidade de 5,0 m/s contra um bloco de 2,7 kg que se encontra em repouso sobre uma superfície sem atrito. Após a colisão, a massinha se adere ao bloco. Determine a velocidade final do conjunto massinha-bloco em m/s imediatamente após a colisão. a) 2,8 b) 2,5 c) 0,6 d) 0,5 e) 0,2 40) Uma partícula de massa mA = 2 kg e velocidade inicial vo colide elasticamente com outra, inicialmente em repouso, de massa mB. Após a colisão, a velocidade do corpo A é vo/4, na mesma direção e no sentido oposto ao da velocidade do corpo B. A massa do corpo B é, em kg, aproximadamente, igual a a) 1,67. b) 3,33. c) 4,21. d) 2,12.