Física 1-Mecânica- Segunda prova resolvida

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Universidade Federal do Oeste da Bahia
Centro das Cieˆncias Exatas e das Tecnologias
Segunda Prova de F´ısica Geral e Experimental I - A (IAD221) − T01 − 1/2015
Prof. Angelo Marconi Maniero
Data: 18 de novembro de 2015
Resoluc¸a˜o Comentada
Observac¸o˜es:
• LEIA AS QUESTO˜ES ATENTAMENTE
• e´ proibido usar telefone celular, calculadora e/ou similares e desgrampear as folhas da prova;
• respostas sem justificativas ou que na˜o incluam os ca´lculos necessa´rios na˜o sera˜o consideradas;
• prova individual e sem consulta;
• os ca´lculos devem ser explicitados;
• A prova pode ser respondida a la´pis.
• Dados: Para uma colisa˜o frontal e ela´stica entre duas part´ıculas (uma com massa m1 e velocidade ~v1i para a
direita e a outra com massa m2 e velocidade ~v2i para a direita) as intensidades das velocidades finais de cada
part´ıcula sa˜o:
~v1f =
(
m1 −m2
m1 +m2
)
~v1i +
2m2
m1 +m2
~v2i
~v2f =
2m1
m1 +m2
~v1i −
(
m1 −m2
m1 +m2
)
~v2i
Questa˜o n0 01 − Responda corretamente as questo˜es
abaixo.
(a) (1,0 ponto) Treˆs bolas ideˆnticas sa˜o arremessadas
do topo de um pre´dio, todas com o mesmo
mo´dulo da velocidade inicial. A primeira bola
e´ arremessada horizontalmente, a segunda a um
certo aˆngulo acima da horizontal, e a terceira a um
certo aˆngulo abaixo da horizontal. Desprezando
a resisteˆncia do ar, ordene as velocidades, em
mo´dulo, das bolas quando elas chegam ao solo.
Justifique a sua resposta.
(b) (1,0 ponto) Um bloco de massa m e´ lanc¸ado
sobre uma superf´ıcie horizontal com velocidade
de mo´dulo v. Ele escorrega ate´ parar devido a`
forc¸a de atrito entre o bloco e a superf´ıcie. A
superf´ıcie agora e´ inclinada com um aˆngulo θ, e
o bloco e´ lanc¸ado pela superf´ıcie acima com a
velocidade tambe´m de mo´dulo v. Quando o bloco
atinge o repouso, como se compara a diminuic¸a˜o
na energia mecaˆnica do sistema bloco-Terra com
a diminuic¸a˜o quando o bloco escorrega sobre a
superf´ıcie horizontal?
(i) E´ a mesma.
(ii) E´ maior.
(iii) E´ menor.
(iv) A relac¸a˜o na˜o pode ser determinada.
Justifique a sua resposta.
(c) (1,0 ponto) Um brinquedo contendo uma mola
comprimida no seu interior repousa sobre uma
superf´ıcie horizontal sem atrito. Quando a mola
se estende, o brinquedo se quebra em treˆs partes
de igual massa, A, B e C, que deslizam ao longo da
superf´ıcie. A parte A se move no sentido negativo
de x, enquanto a parte B se move no sentido
negativo de y. Qual das treˆs partes se move com
velocidade de maior mo´dulo? Justifique a sua
resposta.
(d) (1,0 ponto) Para cada uma das seguintes
situac¸o˜es, determine se a colisa˜o e´ ela´stica ou
inela´stica. Caso seja inela´stica, determine se e´
completamente inela´stica.
(i) Voceˆ larga uma bola. Ela colide com o piso e
quica de volta ao alcance de sua ma˜o. Justi-
fique a sua resposta.
(ii) Voceˆ larga outra bola, que colide com o solo e
quica de volta ate´ a metade da altura de onde
foi largada. Justifique a sua resposta.
(iii) Voceˆ larga uma bola de argila, que pa´ra ao
colidir com o solo. Justifique a sua res-
posta.
Questa˜o n0 02 − (3,0 pontos) Um equipamento
padra˜o em um laborato´rio de f´ısica para examinar a
conservac¸a˜o da energia mecaˆnica e as leis de Newton e´
mostrado na figura abaixo.
Um carrinho deslizante e´ montado sobre um trilho linear
de ar e e´ ligado por um fio que passa por uma roldana
de massa desprez´ıvel a um peso. A massa do carrinho
e´ M , enquanto que a massa do peso e´ m. Quando o
ar preenche o trilho de ar, o trilho pode ser considerado
isento de atrito; o peso e´ enta˜o abandonado e mede-se a
velocidade do carrinho deslizante apo´s o peso ter ca´ıdo de
uma distaˆncia H e, desta forma, mostrar que a velocidade
medida e´ a velocidade prevista na teoria. Obtenha a
intensidade da velocidade do carrinho em func¸a˜o de H
pelos seguintes me´todos:
(a) pela energia; Justifique a sua resposta.
(b) pela aplicac¸a˜o da segunda e terceira leis de Newton
diretamente. Justifique a sua resposta.
Questa˜o n0 03 − (3,0 pontos) Um bloco de massa m
repousa sobre um plano de inclinac¸a˜o θ com a horizontal.
O bloco esta´ preso por uma mola de constante k, como
mostrado na figura abaixo.
O coeficiente de atrito esta´tico entre o bloco e o plano
e´ µe. A mola e´ puxada muito lentamente para cima ao
longo do plano.
(a) Determine a distensa˜o d da mola no instante em
que o bloco comec¸a a se mover. Justifique a sua
resposta.
(b) O bloco pa´ra de mover-se assim que a mola volta
a sua posic¸a˜o relaxada. Determine o coeficiente de
atrito dinaˆmico (µd) em func¸a˜o de µe (coeficiente
de atrito esta´tico) e θ. Justifique a sua resposta.
Calvin e Haroldo