12. Lista de Exercícios 6 - Momento Linear, Impulso e Colisões

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Prof. Dr. José Elisandro de Andrade Física Geral I 2015.2 
 
 
 
 
SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ 
INSTITUTO DE GEOCÊNCIAS E ENGENHARIAS 
 
Disciplina: Física Geral I Período: 2015.2 
Professor: Dr. José Elisandro de Andrade 
 
Lista de Exercícios 6: Momento Linear, Impulso e Colisões. 
 
 
6.1 a. Qual é o módulo do momento linear de um caminhão de 10 toneladas que 
se desloca com uma velocidade de 12,0 m/s? b. Qual deve ser a velocidade de um 
carro esportivo de 2 toneladas para que ele tenha i. o mesmo momento linear; ii. A 
mesma energia cinética (Resposta: a. 1,2x105 kg; b. 60 m/s; 26,8 m/s) 
 
6.2 Em uma competição masculina de arremesso de peso, o peso possui massa 
de 7,30 kg e é liberado com uma velocidade escalar de 15,0 m/s formando um 
ângulo de 40⁰ acima do plano horizontal e por sobre a perna esquerda esticada de 
um homem. Quais são as componentes vertical e horizontal iniciais do momento 
linear desse peso? (Respostas: vertical, 70,4 kg.m/s; horizontal 83,9 kg.m/s) 
 
6.3 Uma bola de golfe de 0,0450 kg que estava inicialmente em repouso passa a 
se deslocar a 25,0 m/s depois de receber o impulso de um taco. Se o taco e a bola 
permanecerem em contato durante 2,00 milissegundos, qual é a força média do taco 
sobre a bola? (Resposta: 562 N) 
 
6.4 No instante t = 0, um foguete de 2150 kg no espaço sideral aciona um motor 
que exerce uma força crescente sobre ele no sentido positivo de x. Essa força 
obedece à equação Fx = At
2, onde t é o intervalo de tempo, e possui módulo de 
781,25 N, quando t = 1,25 s. a. Ache o valor SI da constante A, incluindo suas 
unidades. b. Qual é o impulso que o motor exerce sobre o foguete durante o 
intervalo de 1,50 s a partir de 2,00 s após a ignição do motor? c. Qual é a variação 
da velocidade do foguete durante esse intervalo? (Respostas: a. 500 N/s2; b. 
5,81x103 N.s; 2,7 m/s) 
 
6.5 Sobre uma mesa de ar horizontal sem atrito, um disco A (com massa igual a 
0,250 kg) se desloca ao encontro de um disco B (com massa igual a 0,350 kg), que 
inicialmente está em repouso. Depois da colisão, o disco A possui velocidade igual a 
0,120 m/s da direita para esquerda e o disco B possui velocidade igual a 0,650 m/s 
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da esquerda para a direita. a. Qual era a velocidade do disco A antes da colisão? b. 
Calcule a variação de energia cinética total do sistema ocorrida durante a colisão? 
(Resposta: a. 0,79 m/s; b. 0,078 J; -0,0023 J) 
 
6.6 Um peixe de 15,0 kg que nada a 1,10 m/s subitamente engole um peixe de 
4,50 kg que estava inicialmente em repouso. Despreze qualquer efeito de arraste da 
água. a. Ache a velocidade escalar do peixe maior imediatamente após devorar o 
menor. b. Quanta energia mecânica foi dissipada nessa refeição? (Respostas: a. 
0,846 m/s; b. -2,10 J) 
 
6.7 O bloco A indicado na figura abaixo possui massa igual a 1,0 kg, e o bloco B 
possui massa igual a 3,0 kg. Os dois blocos se aproximam, comprimindo a mola S 
entre eles; a seguir, o sistema é libertado a partir do repouso sobre uma superfície 
horizontal sem atrito. A mola possui massa desprezível, não está presa a nenhum 
dos blocos e cai sobre a mesa depois que se expande. O bloco B adquire uma 
velocidade de 1,20 m/s. a. Qual a velocidade final do bloco A? b. Qual foi a energia 
potencial armazenada na mola comprimida? (Respostas: a. -3,6 m/s; b. 8,64 J) 
 
Figura 1: Diagrama para o exercício 98. 
 
6.8 A figura abaixo mostra um pêndulo balístico, um sistema para medir a 
velocidade de uma bala. A bala, com massa mB, é disparada contra um bloco de 
madeira com massa mM, suspenso por um pêndulo, e produz uma colisão 
completamente inelástica com o pêndulo. Depois do impacto com a bala, o bloco 
oscila atingindo uma altura máxima y. Conhecendo-se os valores de mB, mM e y, 
qual é a velocidade inicial v1 da bala? 
 
Figura 2: Diagrama para o exercício 99. 
(Respostas: v2 = gy2 ; v1 = 
gy
m
mm
B
MB 2

) 
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6.9 Um carro compacto com massa de 1000 kg está se deslocando do sul para o 
norte em linha reta com uma velocidade de 15 m/s quando colide contra um 
caminhão de massa 2000 kg que se desloca de oeste para leste a 10 m/s. 
Felizmente, todos os ocupantes usavam cinto de segurança e ninguém se feriu, 
porém os veículos se engavetaram e passaram a se deslocar, após a colisão, como 
um único corpo. A seguradora pediu para você calcular a velocidade dos carros 
unidos após a colisão. Qual é a sua resposta? 
 
Figura 3: Diagrama para o exercício 100. 
 
6.10 As massas e as coordenadas dos centros de massa de três blocos de 
chocolate são dadas por: (1) 0,300 kg, (0,200 m, 0,300 m); (2) 0,400 kg, (0,100 m, -
0,400 m); (3) 0,200 kg, (-0,300 m, 0,600 m). Calcule as coordenadas do centro de 
massa do sistema constituído por esses três blocos de chocolate. (Resposta: xCM = 
0,0444 cm; yCM = 0,0556 cm) 
 
 6.11 Em um dado instante, o centro de massa de um sistema de duas partículas 
está localizado sobre o eixo Ox no ponto x = 2,0 m e possui velocidade igual a (5,0 
m/s)𝑖. Uma das partículas está sobre a origem. A outra partícula possui massa igual 
a 0,10 kg e está em repouso sobre o eixo Ox no ponto x = 8,0 m. a. Qual é a massa 
da partícula que está sobre a origem? b. Calcule o momento linear total do sistema. 
c. Qual é a velocidade da partícula que está sobre a origem? (Respostas: a. 0,3 kg; 
b. (2 kg.m/s) 𝑖; c. (6,7 m/s)𝑖) 
 
IMPORTANTE: As questões da Lista de Exercícios de Física Geral I foram retiradas 
das referências bibliográficas abaixo. As listas não substituem os livros-texto e não 
devem ser utilizadas como única forma de estudo. 
 
BAUER, W.; WESTFALL, G. D.; DIAS, H. Física para universitários: Mecânica. São Paulo: 
Bookman, 2012. 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K.S. Física I. 5. ed. Rio de Janeiro, LTC, 2003. 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física: Mecânica. 9 ed. Rio 
de Janeiro: LTC, 2012. 
HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11 ed. São Paulo: Bookman, 2011. 
JEWETT JR, J. W.; SERWAY, R. A. Física para cientistas e engenheiros: Mecânica. São 
Paulo: Cengage Learning, 2011. 
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NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica: Mecânica. 5 ed. São Paulo: Blucher, 2013. 
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros: Mecânica, oscilações e ondas, 
termodinâmica. 6 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 
YOUNG, H. D; FREEDMAN, R. A. Física I: Mecânica. 12 ed. São Paulo: Addison Wesley, 
2008.