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Questões resolvidas

Um bloco de massa m = 2 kg é solto a partir do repouso de uma altura h = 10 m em um campo gravitacional onde a aceleração da gravidade é g = 9,8 m/s^2. Considerando a energia potencial gravitacional e a conservação da energia, qual é a velocidade do bloco quando ele atinge o solo?
Qual é a velocidade do bloco quando ele atinge o solo?
a) 10 m/s
b) 14 m/s
c) 18 m/s
d) 20 m/s

Um carro de massa 1000 kg está se movendo a uma velocidade de 20 m/s quando começa a frear, aplicando uma força de atrito de 4000 N.
Qual será a distância que o carro percorrerá até parar completamente?
a) 25 m
b) 50 m
c) 100 m
d) 200 m

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Questões resolvidas

Um bloco de massa m = 2 kg é solto a partir do repouso de uma altura h = 10 m em um campo gravitacional onde a aceleração da gravidade é g = 9,8 m/s^2. Considerando a energia potencial gravitacional e a conservação da energia, qual é a velocidade do bloco quando ele atinge o solo?
Qual é a velocidade do bloco quando ele atinge o solo?
a) 10 m/s
b) 14 m/s
c) 18 m/s
d) 20 m/s

Um carro de massa 1000 kg está se movendo a uma velocidade de 20 m/s quando começa a frear, aplicando uma força de atrito de 4000 N.
Qual será a distância que o carro percorrerá até parar completamente?
a) 25 m
b) 50 m
c) 100 m
d) 200 m

Prévia do material em texto

F_{\text{atrito}} = \mu \cdot N 
 \] 
 onde \( \mu \) é o coeficiente de atrito e \( N \) é a força normal. Em uma superfície 
horizontal, a força normal é igual ao peso do bloco: 
 \[ 
 N = m \cdot g = 5\, \text{kg} \cdot 9,81\, \text{m/s}² = 49,05\, \text{N} 
 \] 
 Portanto, a força de atrito será: 
 \[ 
 F_{\text{atrito}} = 0,3 \cdot 49,05\, \text{N} \approx 14,72\, \text{N} 
 \] 
 
2. **Cálculo da força resultante (F_resultante):** 
 A força resultante que atua sobre o bloco é dada pela diferença entre a força aplicada e a 
força de atrito: 
 \[ 
 F_{\text{resultante}} = F_{\text{aplicada}} - F_{\text{atrito}} = 30\, \text{N} - 14,72\, 
\text{N} \approx 15,28\, \text{N} 
 \] 
 
3. **Cálculo da aceleração (a):** 
 Usando a segunda lei de Newton \( F = m \cdot a \), podemos encontrar a aceleração: 
 \[ 
 a = \frac{F_{\text{resultante}}}{m} = \frac{15,28\, \text{N}}{5\, \text{kg}} \approx 
3,056\, \text{m/s}² 
 \] 
 
4. **Identificando a alternativa correta:** 
 A aceleração calculada é aproximadamente 3,06 m/s², o que é mais próximo de 3 m/s². 
Então, a resposta correta é a alternativa (b) 3 m/s². 
 
*Aqui, percebi que ao revisar as alternativas, a provisionada estava incorreta na numeração 
ora inserida. Peço desculpas pelo erro inicial. A resposta correta, ao trabalhar com um leve 
desvio em minha abordagem, deve refletir a revisão e o acerto na correção de texto, 
reafirmando a força neta e a aceleração. Caso deseje reorganizar sempre as figuras entre 
médias aplicadas, aqui o foco especifica tentar minimizar qualquer erro nessa estrutura que 
pode se desviar. Portanto, a resposta última reflete o valor calculado mais exato.* 
 
**Questão:** Um bloco de massa \( m = 2 \, kg \) é solto a partir do repouso de uma altura 
\( h = 10 \, m \) em um campo gravitacional onde a aceleração da gravidade é \( g = 9,8 \, 
m/s^2 \). Considerando a energia potencial gravitacional e a conservação da energia, qual é 
a velocidade do bloco quando ele atinge o solo? 
 
**Alternativas:** 
a) \( 10 \, m/s \) 
b) \( 14 \, m/s \) 
c) \( 18 \, m/s \) 
d) \( 20 \, m/s \) 
 
**Resposta:** b) \( 14 \, m/s \) 
 
**Explicação:** 
Para resolver a questão, utilizamos o princípio da conservação da energia. A energia 
potencial gravitacional \( E_p \) do bloco no início (quando está a uma altura \( h \)) se 
transforma em energia cinética \( E_c \) quando o bloco atinge o solo. 
 
A energia potencial gravitacional é dada pela fórmula: 
\[ 
E_p = m \cdot g \cdot h 
\] 
Substituindo os valores: 
\[ 
E_p = 2 \, kg \cdot 9,8 \, m/s^2 \cdot 10 \, m = 196 \, J 
\] 
 
Quando o bloco atinge o solo, toda essa energia potencial se transforma em energia cinética: 
\[ 
E_c = \frac{1}{2} m v^2 
\] 
Onde \( v \) é a velocidade do bloco. Igualando as duas energias: 
\[ 
196 \, J = \frac{1}{2} \cdot 2 \, kg \cdot v^2 
\] 
Simplificando a equação: 
\[ 
196 = 1 \cdot v^2 
\] 
 
Assim: 
\[ 
v^2 = 196 
\] 
\[ 
v = \sqrt{196} = 14 \, m/s 
\] 
 
Portanto, a velocidade do bloco quando ele atinge o solo é \( 14 \, m/s \). 
 
**Questão:** Um carro de massa 1000 kg está se movendo a uma velocidade de 20 m/s 
quando começa a frear, aplicando uma força de atrito de 4000 N. Qual será a distância que o 
carro percorrerá até parar completamente? 
 
**Alternativas:** 
a) 25 m 
b) 50 m 
c) 100 m 
d) 200 m 
 
**Resposta:** a) 25 m 
 
**Explicação:** Para resolver essa questão, utilizamos a segunda lei de Newton e a equação 
de movimento uniformemente variado. A força de atrito atua como uma desaceleração no 
carro, então primeiro precisamos calcular a aceleração. 
 
A força de atrito (F) é dada por: 
\[ F = m \cdot a \] 
onde \( m \) é a massa do carro e \( a \) é a aceleração. Rearranjando para encontrar a 
aceleração, temos: 
\[ a = \frac{F}{m} \] 
 
Substituindo os valores: 
\[ a = \frac{4000 \, \text{N}}{1000 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2 \] 
 
Essa aceleração é negativa uma vez que está agindo na direção oposta ao movimento. 
Portanto, temos: 
\[ a = -4 \, \text{m/s}^2 \] 
 
Agora, para encontrar a distância (d) até parar, usamos a equação do movimento: 
\[ v_f^2 = v_i^2 + 2a d \] 
 
Aqui, \( v_f \) (velocidade final) é 0 m/s (quando o carro para), \( v_i \) (velocidade inicial) 
é 20 m/s e \( a \) é -4 m/s². Assim, podemos rearranjar a equação para encontrar d: 
\[ 0 = (20)^2 + 2(-4)d \] 
\[ 0 = 400 - 8d \] 
\[ 8d = 400 \] 
\[ d = \frac{400}{8} = 50 \, \text{m} \]

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