ICF1-AD2-2015-1

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IF/UFRJ Introdução às Ciências Físicas I 
1o Semestre de 2015 AD2 de ICF1 
Profs. Lúcia H Coutinho e André Saraiva 
 
1
 
 
 AD2 de ICF1 
 
 
 
 
 
Nome:________________________________ 
 
Polo:_________________________________ 
 
 
Instruções 
Faça a AD2 à medida que você for estudando. 
Não dispense a ajuda da tutoria presencial, nem da tutoria à distância para fazer a sua AD2. 
Você pode entrar em contado com os tutores à distância pelo telefone 0800-2823939 e 
diretamente pela ferramenta da plataforma denominada “Sala de Conferência” ou Chat”, nos 
horários disponíveis. Ou ainda pelas ferramentas da plataforma denominadas “Fórum” e “Sala 
de Tutoria”, onde você pode colocar a sua dúvida e ter uma resposta da nossa equipe em até 
24h durante a semana. Quando a dúvida é colocada de sexta à noite até domingo, respondemos 
até a segunda-feira seguinte. 
Esta AD contém quatro (4) questões. Ela deve ser entregue nos polos até as 15h do dia 25 de 
Abril (sábado). Se ela for enviada por correio, ela deve ser postada até dia 23 de fevereiro. 
 
NÃO ACEITAREMOS AD2 DIGITALIZADAS NEM ESCANEADAS. 
RESPONDA AS QUESTÕES NOS ESPAÇOS RESERVADOS. 
 
Questão 1 (3,0 pontos) 
Só ganham pontos na questão os alunos que fizeram o Laboratório 4, portanto, espere 
para começar a resolver a questão depois de ir ao polo para fazer os experimentos desse 
laboratório. Recomendamos que você faça essa questão imediatamente após a realização do 
laboratório 4. Se quiser ajuda na correção da sua questão, utilize o fórum da Aula 4 – Módulo 2 
da plataforma. Nela você pode enviar a sua resposta e discutir com os tutores à distância. 
 
Os cientistas utilizam o método científico para descobrir as Leis da Natureza. Na Prática 1 você 
realizou um experimento para descobrir um modelo para somar forças. Com esta finalidade, a 
força resultante foi obtida de duas formas diferentes. 
 
a) Escreva as fórmulas do modelo que permitem calcular as componentes da força 
resultante a partir de duas forças conhecidas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Escreva as fórmulas utilizadas para se obter a incerteza experimental das componentes 
da força resultante obtidas com o modelo (item a). 
 
 
 
 
Questão Nota Rubrica 
1a 
2a 
3a 
4a 
Total 
UFRJ 
IF/UFRJ Introdução às Ciências Físicas I 
1o Semestre de 2015 AD2 de ICF1 
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c) Complete a Tabela 1 com as medidas experimentais que você realizou para obter, com 
a fórmula do item (a), as componentes da força resultante. Não esqueça de colocar as 
incertezas destas medidas (coloque as incertezas dos ângulos em graus). 
 
Tabela 1 
 
 
 
 
 
 
d) Calcule com as fórmulas do item (a) as componentes das forças que você vai utilizar 
para calcular a força resultante com o modelo. Transfira as componentes destas forças 
para a Tabela 2. 
 
 
 
 
 
e) Na determinação das incertezas das componentes das forças é necessário que os 
valores das incertezas dos ângulos medidos seja em radianos e não em graus. 
Transforme as incertezas dos ângulos de graus para radianos. 
 
 
 
 
f) Calcule as incertezas experimentais associadas às componentes obtidas em (d) e 
transfira para a Tabela 2. 
 
 
 
 
 
 
Tabela 2 
 
 
 
 
g) Calcule as componentes da força resultante obtida com os dados da Tabela 2 e transfira 
para a Tabela 3. Não esqueça de calcular as incertezas destas componentes. Transfira 
as incertezas para a Tabela 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3
 
 
 
Tabela 3 
 
 
 
 
h) Para comprovar o modelo proposto para somar forças, foi utilizada outra maneira para 
se obter a força resultante. Qual a outra maneira utilizada para se obter a força 
resultante? 
 
 
 
 
 
 
 
i) Coloque na Tabela 4 os valores das medidas que você realizou para calcular a força 
resultante desta outra maneira, bem como as incertezas destas medidas. 
 
Tabela 4 
 
 
 
 
j) Calcule os valores das componentes da força resultante obtida a partir dos dados 
experimentais da Tabela 4, assim como suas incertezas. Transfira os resultados para a 
Tabela 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 5 
 
 
 
k) Escreva o intervalo I1 associado à faixa de valores da medida da componente x da força 
resultante obtida com as fórmulas do modelo (Tabela 3). Escreva o intervalo I2 associado 
à faixa de valores da medida da componente x da força resultante obtida da outra forma 
(Tabela 5). Represente esses intervalos na semirreta a seguir. TRABALHE COM UMA 
ESCALA RAZOÁVEL. 
 
 
 
 
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l) Qual é a interseção entre os intervalos I1 e I2 obtidos no item k? 
 
 
 
m) Escreva o intervalo I3 associado à faixa de valores da medida da componente y da força 
resultante obtida com as fórmulas do modelo (Tabela 3). Escreva o intervalo I4 associado 
à faixa de valores da medida da componente y da força resultante obtida da outra forma 
(Tabela 5). Represente esses intervalos na semirreta a seguir. TRABALHE COM UMA 
ESCALA RAZOÁVEL. 
 
 
 
 
 
 
 
 
n) Qual é a interseção entre os intervalos I3 e I4 obtidos no item m? 
 
 
 
o) Interprete os resultados experimentais. 
 
 
 
Questão 2 (2,0 pontos) 
 
A figura mostra duas caixas, uma caixa A de massa mA = 3,0 kg sobre um plano inclinado sem 
atrito de ângulo A = 30°, e outra caixa B de massa mB = 2,0 kg, que por sua vez está em um 
plano inclinado também sem atrito de ângulo B = 60°. As caixas estão conectadas por uma corda 
de massa desprezível e inextensível. A polia não tem atrito e sua massa também é desprezível. 
Despreze a resistência do ar. Considere a aceleração da gravidade igual a 9,8 m/s2. 
 
a) Considere como objeto de estudo a caixa A. Desenhe a caixa A separada do exterior e 
coloque todas as forças que atuam sobre ela. Onde estão aplicadas as reações a estas 
forças? Escreva a segunda Lei de Newton na representação simbólica e em 
componentes para a caixa A. 
b) Agora considere a caixa B. Desenhe a caixa B separada do exterior e coloque todas as 
forças que atuam sobre ela. Onde estão aplicadas as reações a estas forças? Escreva 
a segunda Lei de Newton na representação simbólica e em componentes para a caixa 
B. 
c) Calcule a aceleração do sistema composto pelas duas caixas e a corda. Qual o sentido 
desta aceleração? Os blocos se movem para o lado direito ou para o lado esquerdo? 
d) Calcule a tensão na corda.X 
Y 
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Questão 3 (3,0 pontos) 
 
Dois garotos estão brincando de atirar dardos em um alvo, posicionado a uma distância de 6,0 
m de onde eles estão. Pedro atira os dardos a uma altura de 1,40 m do chão, com um ângulo de 
7° com a horizontal e velocidade inicial de 15 m/s, enquanto Marcelo atira os dardos a 1,43 m do 
chão, com inclinação de 5° a partir da horizontal e com velocidade inicial de 18 m/s. O centro do 
alvo está a 1,38 m de altura. Considere que a resistência do ar é desprezível e que os dardos 
viajam em um plano xy, onde as direções de x e y são as dadas na figura. 
 
 
a) Escreva o vetor da velocidade inicial do dardo atirado por Pedro, de acordo com o 
sistema de coordenadas xy da figura. 
 
b) Escreva o vetor da velocidade inicial do dardo atirado por Marcelo, também de acordo 
com o sistema de coordenadas xy da figura. 
 
c) Quanto tempo o dardo lançado por Pedro irá demorar para atingir o alvo? E o dardo 
lançado por Marcelo? 
 
d) Qual a altura atingida pelo dardo de Pedro na parede onde está o alvo? Pedro atingiu o 
centro do alvo? Se não, seu dardo chegou acima ou abaixo do centro do alvo? 
 
e) Qual a altura atingida pelo dardo de Marcelo na parede onde está o alvo? Marcelo atingiu 
o centro do alvo? Se não, seu dardo chegou acima ou abaixo do centro do alvo? 
 
 
Questão 4 (2,0 pontos) 
 
Um escalador está subindo uma “chaminé” – nome dado por escaladores ao vão entre duas 
paredes verticais, no qual o escalador consegue se apoiar nas duas paredes opostas, como 
mostrado na figura. O escalador, cuja massa é m=75kg, descansa apoiando apenas a sua perna 
na parede oposta (aplicando uma força �⃗�), a um ângulo de 26º com a horizontal (normal à 
parede), e as suas costas se firmam pelo atrito com a outra parede. Considere a aceleração da 
gravidade g=9,8 m/s2. 
 
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a) Isole o corpo do escalador, mostrando todas as forças externas que agem sobre ele. 
Onde estão aplicadas as reações a estas forças? Escreva a segunda Lei de Newton 
na representação simbólica e em componentes para o escalador. 
 
b) Assumindo que o escalador não escorrega, determine a intensidade da força |�⃗�|. 
Escreva também �⃗� na forma vetorial, obtendo suas componentes. 
 
c) Obtenha, vetorialmente, a força total que a parede imprime às costas do escalador. 
Não se esqueça que essa força é composta pela normal e pelo atrito.