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FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I RESOLUÇÃO DA LISTA III 2 UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS Departamento de Matemática e Física Disciplina: Física Geral e Experimental I (MAF 2201) RESOLUÇÃO DA LISTA III 1. 21 2k E mv= , como o módulo da velocidade é o mesmo em todos os itens � a energia cinética é a mesma. 2. .T F d= rr ou cosT Fd θ= a) cos 30º > 0 ⇒ T > 0 b) cos 100º < 0 ⇒ T > 0 c) . 2.4 3.0 8T F d j= = − − = − rr 3. O trabalho é numericamente igual à área limitada pela força e o eixo x. Sendo que para área acima do eixo x o trabalho é positivo e abaixo é negativo b a c dT T T T⇒ > > > 4. a b cT mgh T T T= ⇒ = = 5. a bK K> 21 2 T kx= a) 1 2 a bx x T T= ⇒ > b) . 2 2 . , 1 1 . 2 2 1 1 1 . 2 2 2 A B A A B B A B B A A A A A A A B A B A B B B B B B A A B F F k X k X k k x x T k x k x x x x T T T k x k x x k x x = ⇒ = > ⇒ > = = > ⇒ > = = = 6. a) ' '' 12 2R RF F F kd kd kd F F= + = + = ⇒ = sistema equivalente a uma única mola de constante 2k b) ' '' 1 1 12w w w w w w w= + = + ⇒ = 7. 3 19 2 19 31 2 6 6,7.10 1 16,7.10 .9,11.10 . 2 2 1,21.10 / k k E J E mv v v m s − − − = = ⇒ = = 8. a) 21110 , 8,1 / 110.(8,1) 3608,55 2k k m kg v m s E E J= = ⇒ = ⇒ = b) 3 3 214,2 4,2.10 , 950 / .4,2.10 .950 1895,25 2k k m g kg v m s E E J− −= = = ⇒ = ⇒ = c) 4 791400 9,14.10 9,14.10m ton ton kg= = = 7 2 10 32.1,85232 32.1,852 / / 16,46 / 3,6 1 .9,14.10 .(16,46) 1,24.10 2k k v nos km h m s m s E E J = = = = ⇒ = ⇒ = 9. 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 1 1 1 1 1 . 2 4 2 2 2 2 2 2 1 1( 1) 2 ( 1) 2 2 2( 1) 2( 1) 4 2 1 2 2 1 0 2,41 / 4,82 / op f p p f f f p f f f f p f p f p p f f f p f f p f p p p p p p p p f E E m v m v m v m v v v m m E E m v m v m v m v v v v v v v v v v v m s e v m s = ⇒ = ⇒ = ⇒ = = = ⇒ + = ⇒ + = ⇒ + = ⇒ + = ⇒ + + = ⇒ − − = ⇒ = = 10. ˆ ˆ ˆ ˆ(15 ) (12 ) , (210 ) (150 ) . 15.210 12.150 4950 d m i m j F N i N j w F d J = − = − = = + = r r rr 11. 50 , 210m kg F N= = a) . .cos 210.3.cos20º 592Fw F d Jθ= = = b) . .cos90º 0P Pw P d w= ⇒ = c) . .cos90º 0h hw h d w= ⇒ = d) 292total F P hw w w w J= + + = F r mg 120º d r d=3 m 4 12. 2 3 2 2 2 2 2 2 3 , 3 4 3 8 3 / 0 3 / / 4 3 8.4 3.4 19 / 1 1 1 .3(19 3 ) 2 2 2 528 i i f f f i dx m kg x t t t v t t dt p t v m s p t s v m s w mv mv w J = = − + ⇒ = = − + = ⇒ = = ⇒ = − + = = − = − ⇒ = 13. a. 1 2 3 ˆ(3 ) , 5 ; 9 ; 3d m i F N F N F N= − = = = r 2 1 2 3 cos60º 9.cos60º 5 0,5 60º 9 60º 3 4,79 ˆ ˆ(0,5 ) (4,79 ) . ( 3).( 0,5) 0.479 1,5 x y R R F F F N F F sen F sen N F N i N j w F d w J = − = − = − = − = − = ⇒ = − + ⇒ = = − − + ⇒ = ∑ ∑ r rr b) kF kiw E E= − , como w > 0 � EkF > Eki � aumenta 14. 0 1 2 30, 3 , 4 , 10 , 4v F N F N F N d m= = = = = como 0 0 Rv F= ⇒ r e d r tem a mesma direção e o mesmo sentido .Rw F d⇒ = 3 1 2 3 2 2 2 cos35º 50º 10cos35º 3 4 50º 2,13 35º cos50º 10 35º 4cos50º 3,16 (2,13) (3,16) 3,81 3,81.4 15,24 x x y R R F F F F sen F sen N F F sen F sen N F F N w w J = − − ⇒ = − − = = − = − = = + ⇒ = = ⇒ = ∑ ∑ ∑ 15. 20m kg F T= = a) isolando a lata, temos que: 20.9,80 0 2 2 98 yF T T mg T mg T F N = ⇒ + − = ⇒ = ⇒ = ⇒ = ∑ b) 4 cm c) ' '? 2 2.9,8 196 t w T T N= = = = ⇒ ' . .cos0º 196.0,02 3,92 T w T d J= = = 1F r 3F r x 60º y 2F r 1F r 50º 2F r 35º 3F r y x r F r T r T r mg 5 d) . .cos180º 20.9,8.0,02 3,92pw mg d J= = = − 16. a) 0,9145 , constante 0, 37º 1,5 0 sen 0 45.9,8.sen37º 265,4x m kg v a sen F F mg F F N θ θ θ = → → = = ⇒ = = → − = ⇒ = ⇒ =∑ b) . .cos180º 265,4.1,5 398,1F Fw F d w J= = − ⇒ = − c) . .cos53º 45.9,8.1,5.cos53º 398,1p pw mg d w J= = ⇒ = d) . .cos90º 0 n n w n d w= ⇒ = e) 398,1 398,1 0total f P nw w w w= + + = − − = 17. 072 , 15 , 0m kg h m v= = = a) ?,Tw = cálculo de T 4 1 . 72.9,8(1 ) 776,16 10 10 . .cos 776,16.15 1,2.10 y T T T gF m a T mg m T N w T h w w Jθ = ⇒ − = ⇒ = + = = ⇒ = ⇒ = ∑ b) 4cos180º 72.9,8.15 1,1.10p pw mgh w J= = − ⇒ = − c) 4 41,2.10 1,1.10 1000 ftotal kf ki T P kf k kfw E E w w E E E J= − ⇒ + = ⇒ − = ⇒ = d) 2 21 11000 .72. 5,3 / 2 2kF f f F E mv v v m s= ⇒ = ⇒ = 18. 0 0 . .cos180º .T v w T d T d = = = − a) 3 3 . 4 4 4 4y T g Mg Mg MgdF m a Mg T M T Mg w −= ⇒ − = ⇒ = − = ⇒ =∑ b) cos0ºp pw Mgd w Mgd= ⇒ = c) 3 4 4total k T P kf ki kf kf Mgd Mgd w E w w E E Mgd E E−= ∆ ⇒ + = − ⇒ + = ⇒ = r T r mg a r (g/10) r T r mg a r (g/4)M d r v = 0 0 θ r d r n r F x y 53º θ 1,5 m 0 ,9 1 m mgr 6 d) 2 21 1 2 4 2 2kf f f f Mgd gdE Mv Mv v= ⇒ = ⇒ = C 19. 15 / 1500 /k N cm N m= = a) 3 2 2 3 2 2 0, 7,6 7,6.10 1 1( ) .1500[(0 (7,6.10 ) ] 4,3.10 2 2 i f i f x x mm m w k x x w J − − − = = = = − = − ⇒ = − b) ' 3 ' 3 ' '2 '2 3 2 3 2 ' 7,6.10 , 15,2.10 1 1( ) .1500[(7,6.10 ) (15,2.10 ) ] 0,13 2 2 i f i f x m x m w k x x w J − − − − = = = − = − ⇒ = − C 20. 250 0,25 , 2,5 / 250 / , 12 0,12m g kg k N cm N m d cm m= = = = = = a) cos0º 0,25.9,8.0,12 0,294p pw mgd w J= = ⇒ = b) 2 2 21 1( ) .250[0 (0,12) ] 1,8 2 2i f w k x x w J= − = − ⇒ = − c) 2 2 2 1 1 2 2 10,294 1,8 .0,25. 3,47 / 2 total k p f i i i w E w w mv mv v v m s = ∆ ⇒ + = − ⇒ − = − ⇒ = d) ' ' 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2.3,47 6,94 / 1 1 1( ) 2 2 2 1 0,250,25.9,8 .250. .(6,94) 2 2 2,45. 125 6,02 125 2,45 6,02 0 i i total k i f f i v v m s w E mgd k y y mv mv d d d d d d = = = = ∆ ⇒ + − = − ⇒ − = ⇒ − = − ⇒ − − = Resolvendo esta equação do 2º grau teremos 0,23d m= C 21. 2 , 6 6 /xm kg F x k N m= = − ⇒ = a) 0 7 2 2 2 2 2 2 2 2 / 3 8 / 4 , ? 1 1 1( ) 2 2 2 6 2 2(3 4 ) .8 6,56 / 2 2 2 x i i f f F k i f f i f f p x m v m s x m v w E k x x mv mv v v m s = ⇒ = = = = ∆ ⇒ − = − ⇒ − = − ⇒ = b) 2 '2 2 2 '1 1 1 .6(3 ) .2.5 .2.8 4,7 2 2 2Fx k f f w E x x m= ∆ ⇒ − = − ⇒ = C 22. 1 1 2 2 5 (4 2).10 30 2 30 5 25 2.5 5 2 n m kg A w A A w J A = + = = = − = − ⇒ = = = C 23. 0 0 2 1 1 2 2 2 2 3 3 10 0 0 5 / 50 2 10 / 100 4 20 / 200 8 m kg a F a m s F N em x m a m s F N em x m a m s F N em x m = = ⇒ = = = = = = ⇒ = = = ⇒ = = como a aceleração varia linearmente com a posição x, a força varia linearmente com x. 8.200 800 800 2 n w A w J= = = ⇒ = C 24. 0 0 ( 1)xF F x = − → função do 1º grau → o gráfico é um reta a) 0 0 0 1 2 1 2 / 0 , / 2 , 0 i if f n p x F F p x x F F w A A A A w = ⇒ = − = ⇒ = = − = ⇒ = 01 02 03 04 05 06 07 08 50 100 150 200 F(N) x (m) 10 5 -5 2 4 6 8 X (m) Área A2 Área A1 0F 0F− 2A 1A F x 0x 02x 8 b) 0 00 2 0 00 22 2 2 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 (2 )1 2 0 2 2 xxf x xi xx x w Fd F dx x x x x w F dx F x F x w x x x = = − ⇒ = − = − = − ⇒ = ∫ ∫ ∫ C 25. 4 3 ' 2 3 42 3 2 2 3 2 ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ(2 ) (3 ) , (2 ) (3 ) ; ( 4 ) (3 ) . 2 3 2 3 4 2 3.( 3) 3.3 6 2 i f rf xf yf x ri xi yi F xN i N j r m i m j r m i m j w F dr F dx Fydy xdx dx x w x J − − − − = + + = − − = = + = + ⇒ = + = − + − − = − ∫ ∫ ∫ ∫ ∫ r r r r r C 26. 3 3 6 6 5 3.10 , 210 , 23 , 0 . cos0º 3.10 .9,8.210 6,17.10 6,17.10 2,68.10 23 T m T m m kg h m t s wP a T mg t w T h mgh J P w = = ∆ = = = ⇒ = ∆ = = = = = = C 27. 100 5 / constante F=122N ? . . .cos 122.5.cos37º 487,17 m kg v m s P P F v F v P wθ = = → = = = = ⇒ = r r C 28. 0 8 /v m s= a) 2 0 1 2ki E mv= ⇒ são todas iguais b) ,i f kE E E Au= ⇒ ∆ = como u∆ é a mesma em todos os casos ⇒ kE∆ → será a mesma fkE⇒ → é a mesma em todos os casos C T r mgr v r constante F r v r 37º 9 29. a) pw mgd= em cada uma das rampas 1 2 3w w w⇒ = = → são todos iguais b) p kw E= ∆ → em cada rampa → 1 2 3Ek Ek Ek∆ = ∆ = ∆ → são todas iguais C 30. a) max 3h m= ⇒ a crista 4 b) volta ao ponto de partida e repete o percurso c) 1 2 3 4 min max,R R R R h V= < = ⇒ → na crista 1, 2 1 v a a R = ⇒ é máxima ⇒ crista 1 d) 2 2 max min , crista1 v v mg n m n mg m R R V n − = ⇒ = − ⇒ C 31. 2 2 2 2 3 25 7,5 7,5.10 1 125 .(7,5.10 ) 8,9.10 / 2 2 u J x cm m u kx k k N m − − = = = = ⇒ = ⇒ = C 32. 2m kg= a) 2.9,8.8,5 166,6gw mgh J= = = b) ( ) 2.9,8(1,5 10) 166,6f i f iu mgh mgh mg h h u J∆ = − = − = − ⇒ ∆ = − c) 2.9,8.10 196i iu mgh J= = = d) 2.9,8.1,5 29,4f fu mgh J= = = e) 2.98.8,5 166,6gw mgh J= = = f) ( ) 2.9,8(1,5 10) 166,6f iu mg h h J∆ = − = − = − g) 196 100 296f i i iu u u u u J∆ = − ⇒ − = − ⇒ = h) 166,6 296 129,4f i f fu u u u u J∆ = − ⇒ − = − ⇒ = C 33. 32 2.10m g kg−= = n r mgr 10 m 1,5 m 10 22 0,22r cm m= = a) 3 32.10 .9,8.0,22 4,31.10T mgr J− −= = = b) 34,31.10T u u J−= −∆ ⇒ ∆ = − c) 3 34,31.10 4,31.10f i iu u u J − − − = − ⇒ = d) 3 34,31.10 4,31.10f i fu u u J − − − = − ⇒ = − e) todos aumentariam C 34. a) 0i fh h T= ⇒ = b) / 2T mgh= c) T mgh= d) 2B h u mg= e) Au mgh= f) aumentaria C 35. a) cos0ºT mgL T mgL= ⇒ = b) cos180ºT mgL T mgL= ⇒ = − c) 0i fh h T= ⇒ = d) u mgL= − e) u mgL= f) 0i fh h u= ⇒ = h) h∆ → é o mesmo u→ ∆ → é a mesma C 36. 5h R= a) cos0º 4 4T mgd mg R mgR= = = b) 3 cos0º 3T mg R mgR= = c) 5 5pu mgh mg R mgR= = = d) Qu mgR= L v=0 h P R Q R 11 e) 2 2u mg R mgR= = f) T e u não dependem de 0v ⇒ todas permanecem as mesmas C 37. a) 2 21 1 2 2i f i i f f E E mgh mv mgh mv= ⇒ + = + 21 2 2 2.9,8.0,22 2,08 / 2i f f i f f gh v v gh v gr V m s⇒ = ⇒ = ⇒ = = ⇒ = b) fv não depende da massa ⇒ seria a mesma c) 2 2 21 1 2 2 2i i f f i i gh v v v gh v+ = ⇒ = + ⇒ aumentaria C 38. a) 2 2 21 1 1 2 2 2 2 2.9,8.8,5 12,9 / i f i i f f i f f i E E mgh mv mgh mv gh v v gh m s = ⇒ + = + ⇒ = ⇒ = = = b) a mesma (ver exercício 37) c) aumentaria (ver exercício 37) C 39. a) 2 2 21 1 1 2 2 2 2i f i i f f i i E E mgh mv mgh mv v gL v gL= ⇒ + = + ⇒ = ⇒ = b) 2 2 21 1 1 12 2 2 2 2 2i f i i f f f f E E mgh mv mgh mv gL gL v v gL= ⇒ + = + ⇒ + = ⇒ = c) 2 21 1 2 2 2 i f i i f f i f i f f E E mgh mv mgh mv h h v v v gL = ⇒ + = + = ⇒ − ⇒ = d) as velocidades não dependem da massa → todas permaneceriam as mesmas C 40. a) 2 2 0 0 1 1 2 2i A i A A i A A E E mgh mv mgh mv como h h v v= ⇒ + = + = ⇒ = b) 2 2 2 2 2 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 2A B A A B B B B hE E mgh mv mgh mv gh v g v v gh v= ⇒ + = + ⇒ + = + ⇒ = + c) 2 2 2 2 2 0 0 1 1 1 2 2 2 2 2 c A C A A c c c vE E mgh mv mgh mv gh v v v gh= ⇒ + = + ⇒ + = ⇒ = + 12 d) 2 2 2 2 0 0 1 1 1 2 2 2 2 2A f A A f f f gh vE E mgh mv mgh mv gh v ghf h g + = ⇒ + = + ⇒ + = ⇒ = e) as mesmas C 41. 8m kg= 10 0,1x cm m∆ = = a) 8.9,8 . 784 / 0,1 mg mg k x k N m x = ∆ ⇒ = = = ∆ b) 2 21 1 .784.(0,4) 62,72 2 2 u kx J= = = c) (mola) (gravitacional)0 62,72i f gv v u u u J= = ⇒ ∆ = ∆ ⇒ ∆ = A energia potencial elástica é transformada em energia potencial gravitacional. d) max max max62,72 8.9,8 0,8g iu mgh mgh h h m∆ = − ⇒ = ⇒ = C 42. 3 2 5 5.10 8 8.10 m g kg x cm m − − = = ∆ = = a) 35.10 .9,8.20 0,98gu mgh J−∆ = = = b) 0 0 0,98i f ki f g sv v E E u s u J= = ⇒ = = ⇒ ∆ = −∆ ⇒ ∆ = − a energia potencial elástica é transformada em energia potencial gravitacional c) 2 2 2 0 1 10,98 .(8.10 ) 306,25 / 2 2so u kx k k N m−= ⇒ = ⇒ = C 43. 0 2 19,6 / 1960 / 20 0,2 m kg k N cm N m x cm m = = = = = a) 2 2 1 1 1 .1960.(0,2) 39,2 2 2 u kx J= = = b) ( ) ( )0 39,2i f mola gravitacional gv v u u u J= = ⇒ ∆ = ∆ ⇒ ∆ = c) h 20 m V0=0 V=0 13 39,2 2.9,8 2 2 sen30º 4 sen30º sen30º ug mgh h h m h hd d m d ∆ = ⇒ = ⇒ = = ⇒ = = ⇒ = C 44. 2 2 12 2 2.10 270 270 .2.10 13500 / m kg x cm m F N F kx k k N m − − = = = ⇒ = = ⇒ = ⇒ = a) 2 21 1 .13500.(5,5.10 ) 20,4 , 0 2 2f i f u kx J v v−= = = = = ⇒ A energia potencial gravitacional é transformada em energia potencial da mola. 20,42 12.9,8 20,42 0,174 h 0,174 sen30º= 0,347 d sen 30º sen 30º i fu u mgh h h m hd d m = ⇒ = ⇒ = ⇒ = ⇒ = = ⇒ = b) ' 2 ' ' ' ' ' 1 2 , 34,5 5,5 29 2 sen30º 29.sen30º 14,5 0,145 2.9.8.0,145 1,68 / i f f f f f u E mgh mv v gh d cm h h cm m v v m s d = ⇒ = ⇒ = = − = = ⇒ = = = ⇒ = ⇒ = C 45. 120 1,2l cm m= = 75 120 75 45 0,45d cm r r cm m= ⇒ = − ⇒ = = a) 2 21 1? 2 2B A B A A B B v E E mgh mv mgh mv= = ⇒ + = + 2 2.9,8.1,2 4,85 /B BV gL V m s⇒ = = ⇒ = b) ?cV = 2 2 2 1 1 2 2 12 2 4 2 2.9,8.1,2 4,98.0,45 2,42 / A C A A C C C C C C E E mgh mv mgh mv gL g r v v gL gr v V m s = ⇒ + = + ⇒ = + ⇒ = − ⇒ = − ⇒ = d r B P c A VA=0 L V0=0 14 C 46. 2 2 2 2 2 2 , 1960 / 1 1 1 2 2 2 1(0,4 ) .1960. 19,6 7,84 980 0,099 2 i f i i f m kg k N m E E mgh mv ky mv mg y y y y y cm = = = ⇒ + = + ⇒ + = ⇒ + = ⇒ = C 47. a) O valor da força é igual a inclinação da reta em cada intervalo 0AB CD BC DEF F F F⇒ > > = = b) max max 5E U J= = c) 5E J= d) 6E J= e) max mink E U FG⇒ ⇒ f) maxmin maxk V E U DE⇒ ⇒ ⇒ C 48. fatE w∆ = a) 2 2 2 0 1 1 1( ) . . 2 2 2f f i i c c mgh mvmgh mv mgD gh v gDµ µ⇒ + − + = − ⇒ + = h � diminuir � D � diminui ⇒ menor b) D não depende da massa ⇒ igual C 49. a) kdiminui E aumentaA BE E u= → → ⇒ → b) B CE E u= → → aumenta⇒ kE → diminui c) u → é constante e v → diminui kE→ → diminui d) AB e BC → é constante CD → diminui C 50. 25 , 0, 12 , 5,6 /i fm kg v h m v m s= = = = h D 40 cm = 0,4 m Vf = 0 Vi= 0 y A B C D 15 a) 25.9,8.12 2940g f iu mgh mgh J∆ = − = − = − b) 2 21 1 .25.(5,6) 392 2 2fk f E mv J= = = c) 2 21 1( ) . 2 2 392 2940 .12 212,33 fat f f i f at at at E w mgh mv mgh mv F h F F N ∆ = ⇒ + − + = − ⇒ − = − ⇒ = C 51. 230 3.10 12 0,12 500 / 0 i f m g kg x cm m v m s v − = = ∆ = = = = a) 2 2 2 2 ? 0 1 1 1 .3.10 .500 3750 2 2 2 i f f i E h h u E mv mv E J− ∆ = = ⇒ ∆ = ∆ = − = − ⇒ ∆ = − b) 43750 .0,12 3,12.10fat at atE w F F N∆ = ⇒ − = − ⇒ = C 52. 2 0 2 2 15 0,15 0 0 200 / 75 0,75 ? ( ) . 1 . . 2 1 .200(0,15) .2.9,8.0,75 0,153 2 o i f f i x i f k k fat k f k f at c c c m kg cm m v v E E k N m d cm m E w E u E u F d k x mg d µ µ µ µ = ∆ = = = = ⇒ = = = = = = ∆ = ⇒ + − + = − ⇒ − ∆ = − ⇒ = ⇒ =
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