Estudar 038

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Estudar 038
Questão 1
Uma partícula de massa 2 kg em movimento vertical ascendente passa no nível y1 com velocidade de
10 m/s e no nível y2, acima do nível y1, com velocidade de 2 m/s. Considerando que nesse percurso a
força peso é a única força atuando sobre a partícula, o trabalho realizado pela força peso vale, em
joules:
a) −96.
b) −20.
c) 2.
d) 20.
e) 96.
Gabarito:
A
Resolução:
(Resolução oficial.) 
O trabalho do peso é igual à variação da energia cinética: 2(2 – 10)2/2 = –96 J.
Questão 2
Uma partícula P, de massa m, está presa na periferia de um disco que gira com velocidade angular
constante em torno de um eixo horizontal que passa pelo seu centro. Considere esse sistema próximo
à superfície terrestre. Sobre o módulo da força resultante que atua na partícula, é correto afirmar
que 
A) quando a partícula passa pelo ponto mais baixo da sua trajetória, o módulo é o maior durante o
movimento.
B) quando a partícula passa pelo ponto mais alto da sua trajetória, o módulo é o menor durante o
movimento.
C) o módulo é o mesmo em todos os pontos da trajetória.
D) o módulo é o menor nos pontos da trajetória em que o vetor velocidade da partícula tem direção
vertical.
Gabarito:
C
Resolução:
Observemos que a partícula não se desloca de sua posição em relação ao disco. Isso quer dizer que a
resultante, que será centrípeta, deve ter o mesmo valor modular durante todo o giro. Como o
movimento é circular e uniforme, a única aceleração é centrípeta.
Questão 3
Uma partícula de carga elétrica positiva se move perpendicularmente ao plano de uma espira
circular, ao longo do eixo que passa pelo centro da espira. Na espira circula uma corrente elétrica
constante. A partícula inicia seu movimento a uma distância muito grande da espira, com uma
velocidade de módulo V0 ao longo do eixo. Desprezando o atrito e a gravidade, o módulo da
velocidade dessa partícula quando ela estiver no centro da espira será: 
a) 0
b) V0
c) 
d) 2V0
Gabarito:
B
Resolução:
Como a corrente elétrica é constante, a velocidade também será constante, portanto igual a V0.
Questão 4
Uma mesma quantidade de calor Q é fornecida a massas iguais de dois líquidos diferentes, 1 e 2.
Durante o aquecimento, os líquidos não alteram seu estado físico e seus calores específicos
permanecem constantes, sendo tais que c1 = 5 c2. 
Na situação anterior, os líquidos 1 e 2 sofrem, respectivamente, variações de temperatura ΔT1 e ΔT2,
tais que ΔT1 é igual a
(A) .
(B) .
(C) ΔT2.
(D) .
(E) 5ΔT2.
Gabarito:
A
Resolução:
Questão 5
Uma partícula realiza um movimento circular uniforme (MCU). Assinale a seguir o gráfico que
representa o módulo da sua velocidade v em função do tempo t.
Gabarito:
C
Resolução:
Num movimento circular uniforme (MCU), o módulo da velocidade é constante ao longo do tempo.
Questão 6
Uma partícula de massa m e velocidade horizontal vi colide elasticamente com uma barra vertical de
massa M que pode girar livremente, no plano da página, em torno de seu ponto de suspensão.
A figura (i) a seguir representa a situação antes da colisão. Após a colisão, o centro de massa da
barra sobe uma altura h e a partícula retorna com velocidade vf, de módulo igual a , conforme
representa a figura (ii) a seguir.
Considerando g o módulo da aceleração da gravidade, a altura h atingida pela barra é igual a
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Gabarito:
D 
Resolução:
Considerando que a colisão é perfeitamente elástica e que a barra, após a colisão, ao atingir sua
altura máxima, transforma toda energia cinética recebida em energia potencial gravitacional, temos:
Questão 7
Uma partícula de massa m e velocidade horizontal vi colide elasticamente com uma barra vertical de
massa M que pode girar livremente, no plano da página, em torno de seu ponto de suspensão.
A figura (i) a seguir representa a situação antes da colisão. Após a colisão, o centro de massa da
barra sobe uma altura h e a partícula retorna com velocidade vf, de módulo igual a , conforme
representa a figura (ii) a seguir.
 
O módulo do impulso recebido pela partícula é
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Gabarito:
E 
Resolução:
Questão 8
Uma pedra de gelo, de 1,0 kg de massa, é retirada de um ambiente em que se encontrava em
equilíbrio térmico a –100 °C e recebe 150 kcal de uma fonte de calor. Considerando o calor específico
do gelo 0,5 cal/(g·°C), o da água 1,0 cal/(g·°C), e o calor latente de fusão do gelo 80 cal/g, o gráfico
que representa corretamente a curva de aquecimento dessa amostra é:
a)
b)
c)
d)
e)
Gabarito:
D
Resolução:
Considerando que a fonte forneceu 150 kcal de calor, temos que:
Assim, o gráfico que melhor representa a transformação é o D, uma vez que, após a transição de fase
(0 °C), sofre variação de 20 °C e atinge esta temperatura.
Questão 9
Uma partícula de massa m se move com velocidade de módulo v imediatamente antes de colidir
elasticamente com uma partícula idêntica, porém em repouso. A força de contato entre as partículas
que atua durante um breve período de tempo T está mostrada no gráfico a seguir.
Desprezando os atritos, determine o valor máximo assumido pela força de contato F0.
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Gabarito:
A
Resolução:
A força máxima ocorre em e o impulso referente a ela é equivalente à área.
Relacionando o impulso e a quantidade de movimento, temos:
Questão 10
Uma partícula de massa m = 200 g se move com velocidade de módulo v0 = 5,0 m/s ao encontro de
um tubo rígido, fixo e circular de raio R = 0,5 m, conforme mostra a figura a seguir. Desconsiderando
os efeitos do atrito, determine o valor máximo da força de contato da bola sobre o tubo.
a) 10 N.
b) 20 N.
c) 30 N.
d) 40 N.
e) 50 N.
Gabarito:
B
Resolução:
 A velocidade no ponto mais baixo é:
A normal será maior no ponto mais baixo:
Portanto, a alternativa correta é a B.
Questão 11
Uma partícula A viaja com velocidade constante e horizontal de módulo vA desconhecido. Após
a colisão com uma partícula B, que está inicialmente em repouso, verifica-se que as duas
partículas sobem uma plataforma horizontal de altura H = 0,8 m, porém A entra em repouso quando
atinge essa altura e B continua a se mover na plataforma com energia cinética igual a 240 J.
Desprezando os efeitos do atrito e sabendo que as massas de A e B valem 5,0 kg e 10,0 kg,
respectivamente, determine o coeficiente de restituição da colisão.
a) 0,1
b) 0,2
c) 0,4
d) 0,7
e) 0,9
Gabarito:
B
Resolução:
As velocidades de B e de A após a colisão corresponde à energia cinética de A e de B antes de subir a
rampa. Portanto:
Assim, a velocidade de A antes da colisão, de acordo com a conservação da quantidade de
movimento, será:
O coeficiente de restituição será:
Portanto, a alternativa correta é a B.
Questão 12
Uma partícula eletrizada de massa m gira no interior de um campo magnético uniforme descrevendo
um movimento circular uniforme de raio R e frequência f. Então, um sistema de n partículas iguais a
essa, girando nas mesmas condições, estará dotado de uma energia cinética dada por
(A) 2 · π2 · f2 · n · m · R2
(B) 
(C) 
(D) 
(E) 
Gabarito:
A
Resolução:
Questão 13
Uma partícula de 2 kg está inicialmente em repouso em x = 0 m. Sobre ela atua uma única força F
que varia com a posição x, conforme mostra a figura a seguir.
Qual o trabalho realizado pela força F, em J, quando a partícula se desloca desde x = 0 m até x = 4
m?
(A) 24.
(B) 12.
(C) 6.
(D) 3.
(E) 0.
Gabarito:
B
Resolução:
O trabalho corresponde à área do gráfico, logo:
Questão 14
Uma partícula de 2 kg está inicialmente em repouso em x = 0 m. Sobre ela atua uma única força F
que varia com a posição x, conforme mostra a figura a seguir.
Os valores da energia cinética da partícula, em J, quando ela está em x = 2 m e em x = 4 m, são,
respectivamente,
(A) 0 e 12.
(B) 0 e 6.
(C) 6 e 0.
(D) 6 e 6.
(E) 6 e 12.
Gabarito:
E
Resolução:
Considerando o teorema da energia cinética, temos que:
Questão 15
Uma mola de massa desprezível foi presa a uma estrutura por meio da corda “b”. Um corpo de massa
“m” igual a 2.000 g estásuspenso por meio das cordas “a”, “c” e “d”, de acordo com a figura a
seguir, a qual representa a configuração do sistema após ser atingido o equilíbrio. Considerando que
a constante elástica da mola é 20 N/cm e a aceleração gravitacional é 10 m/s2, assinale a alternativa
que apresenta a deformação que a mola sofreu por ação das forças que sobre ela atuaram, em
relação à situação em que nenhuma força estivesse atuando sobre ela. Considere ainda que as
massas de todas as cordas e da mola são irrelevantes.
a) 0,5 cm.
b) 1,2 cm.
c) 2,5 cm.
d) 3,5 cm.
e) 5,2 cm. 
Gabarito:
A
Resolução:
Com base na imagem, as forças aplicadas sobre o bloco podem se relacionar como:
Portanto, a alternativa correta é a A.
Questão 16
Uma pedra foi abandonada a partir do repouso do alto de um edifício e atingiu o solo com velocidade
de 42 m/s. Desprezando a resistência do ar e considerando a aceleração da gravidade no local igual a
10 m/s2, o tempo de queda da pedra, em segundos, foi igual a
a) 2,1.
b) 8,4.
c) 6,3.
d) 0,4.
e) 4,2.
Gabarito:
E
Resolução:
O tempo de queda, considerando-se que a pedra foi abandonada do repouso e, portanto, a velocidade
inicial é nula, é dado por:
v = v0 + (a · t)
42 = 0 + (10 · t)
t = 4,2 s
Questão 17
Uma partícula descreve um movimento circular uniforme sobre uma trajetória circular de raio 2
metros. Sabendo que o módulo de sua velocidade constante é 2 m/s, e considerando π = 3,14, o
número de voltas completas realizadas pela partícula durante um minuto é
a) 5.
b) 7.
c) 8.
d) 9.
e) 11.
Gabarito:
D
Resolução:
O comprimento de uma volta é dado por:
C = 2 · π · r
C = 2 · 3,14 · 2
C = 12,56 m
Dado que a velocidade da partícula é de 2 m/s, o tempo necessário para completar uma volta é de:
v = 
2 = 
Δt = 6,28 s
Assim, o número de voltas completas realizadas pela partícula em 1 minuto é igual a:
1 volta — 6,28 s
n — 60 s
n = 9,55 voltas, ou seja, 9 voltas completas.
Questão 18
Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica presa a um aro lateral por 32 molas
idênticas, como mostra a figura. Quando uma pessoa salta sobre esta minicama, transfere para ela
uma quantidade de energia que é absorvida pela superfície elástica e pelas molas.
Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas, uma pessoa transfira para ela uma quantidade
de energia igual a 160 J, que 45% dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e que
cada uma delas se distenda 3,0 mm. Nessa situação, a constante elástica de cada mola, em N/m, vale
a) 5,0 · 105.
b) 1,6 · 101.
c) 3,2 · 103.
d) 5,0 · 103.
e) 3,2 · 100.
Gabarito:
A
Resolução:
Considerando-se que 45% da energia transferida seja distribuída igualmente entre as 32 molas, cada
mola receberia:
160 J — 100%
Etot — 45%
Etot = 72 J
72 J — 32 molas
E — 1 mola
E = 2,25 J
Considerando-se que a distensão da mola é de 3 mm (3 · 10–3 m), a constante elástica de cada mola é
igual a:
k = 5,0 · 105 N/m
Questão 19
Uma partícula carregada com carga q = 2,0 C entra, com velocidade de módulo v, constante e
vertical, em uma região com campos elétricos e magnéticos antiparalelos entre si, conforme ilustra a
figura a seguir. Na representação esquemática, o campo elétrico aponta horizontalmente para a
direita, e o campo magnético aponta horizontalmente para a esquerda. Os módulos dos campos se
relacionam na forma E = cB, onde c é o módulo da velocidade da luz, e E e B representam os módulos
dos campos elétrico e magnético, respectivamente. Calcule a intensidade da força resultante sobre a
partícula quando E = 4,0 N/C e v/c = (11/25)1/2. 
a) 1,2 N
b) 2,6 N
c) 4,2 N
d) 7,4 N
e) 9,6 N
Gabarito:
E
Resolução:
Considerando os dados fornecidos, temos:
_ v/c = (11/25)1/2
v = c(11/25)1/2 (I)
_ E = cB
B = E/c (II)
_ a velocidade da partícula é perpendicular ao campo magnético e, portanto, o seno do ângulo entre
estas duas grandezas tem valor 1. (III)
A força magnética Fmag que age sobre a partícula é:
Fmag = q · v · B · sen θ (IV)
Substituindo (I), (II) e (III) em (IV):
Fmag = q · c(11/25)1/2 · E/c · 1
Fmag = q · (11/25)1/2 · E
A força elétrica Fel e a força magnética são perpendiculares entre si, de forma que a força resultante F
é igual a:
F2 = (Fel)2 + (Fmag)2
F2 = (q · E)2 + [q · (11/25)1/2 · E]2
F2 = (36 · q2 · E2)/25
F = 6qE/5
F = (6 · 2.10–6 · 4)/5
F = 9,6·10–6 N = 9,6 μN
Questão 20
Uma partícula é arremessada com velocidade , horizontal, de módulo 10,0 m/s, a partir do ponto A
da figura a seguir. Despreze qualquer atrito e considere que a partícula está em contato com a pista
durante todo o percurso. Se h = 0,5 m, determine a razão entre os módulos das velocidades da
partícula no ponto B e no ponto C, ou seja, vB/vC
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Gabarito:
C
Resolução: