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LEIS DE NEWTON (DINÂMICA DO MCU) PROFESSOR: NIVALDO MOREIRA 01. A figura mostra um pêndulo simples que oscila entre os pontos R e S. O ponto P é o mais baixo da trajetória da massa do pêndulo. A intensidade da força resultante que age sobre a massa é a) nula apenas no ponto P. b) nula nos pontos P, R e S. c) nula apenas nos pontos R e S. d) diferente de zero apenas no ponto P. e) diferente de zero em todos os pontos da trajetória. 02. Ao contornar uma curva, um automóvel fica sujeito à ação de forças com intensidades, direções e sentidos variáveis. Há três eixos nas direções dos quais uma força pode atuar: o x (na direção tangencial), o y (na direção radial) e o z (na direção vertical), como esquematizado na figura a seguir. Suponha que um carro contorna uma curva plana e horizontal com uma velocidade de módulo constante, sem derrapar. A força radial responsável por mantê-lo na curva é a a) normal que a pista exerce sobre o carro. b) de tração que o motor exerce sobre os pneus. c) gravitacional que a Terra exerce sobre o carro. d) de atrito estático que a pista exerce sobre os pneus. e) de atrito cinético que os pneus exercem sobre a pista. 03. A figura ilustra a parte traseira de um carro ao fazer uma curva à esquerda. A inclinação da curva é dada pelo ângulo θ. Assinale a alternativa que corresponde às orientações, respectivamente, da força centrípeta atuando sobre o carro ao fazer a curva e da força de atrito estático nas rodas, impedindo que o carro derrape radialmente. 04. No modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio, o elétron tem uma órbita circular em torno de um próton. Sabendo que, aproximadamente, a força de atração elétrica é 10–7 N, a massa do elétron é 10–30 kg e o raio da órbita é 0,5 · 10–10 m, qual é a ordem de grandeza da velocidade orbital do elétron, em m/s? a.10–6 b.10–3 c.102 d.106 e.108 05. Uma empresa fabricante de pneus disponibiliza aos consumidores diversos modelos, visando atender às mais diversas necessidades e condições climáticas. Determinado modelo de pneu possui coeficiente de atrito estático igual a 0,4. Com o objetivo de garantir a segurança dos motoristas, essa empresa calculou a velocidade máxima recomendada aos veículos equipados com esse tipo de pneu para que não derrapem na pista na seguinte situação: uma estrada na qual as curvas mais fechadas são todas planas e possuem raio de 100 m. Em seguida, assegurou-se que essa velocidade era maior que a velocidade máxima permitida pelo Código de Trânsito naquele trecho. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2. Na situação descrita, a velocidade máxima calculada pela empresa foi de a.14 km/h. b.20 km/h. c.29 km/h. d.40 km/h. e.72 km/h. 06. O tether consiste em dois objetos fixos nas duas extremidades de um cabo. A pesquisadora brasileira Alessandra F. S. Ferreira, da Unesp de Guaratinguetá (SP), foi agraciada com o prêmio Mário Grossi no evento internacional Tethers in Space 2019 (em Madrid). Em seu estudo, ela propôs a aplicação de um cabo fino e rígido de 100 km de comprimento com uma ponta ancorada na superfície de um corpo celeste, como um asteroide. A outra ponta estará ancorada em um veículo espacial, conforme apresentado na figura. Assim, a técnica poderá ser utilizada para economizar energia e aumentar o impulso em viagens espaciais mais longas. Uma espaçonave de 100 toneladas, navegando a uma velocidade tangencial aproximada de 28,8 mil km/h, acopla-se ao cabo citado de 100 km de extensão ancorado em um asteroide (considerado aqui como um ponto material em repouso). Considerando que a massa do cabo seja desprezível em relação ao sistema, pode-se afirmar, corretamente, que a força centrípeta aplicada na extremidade do cabo ligada ao veículo espacial, em newtons, é . a) 6,4 ∙ 107. b) 6,4 ∙ 105. c) 6,4 ∙ 103. d) 8,3 ∙ 104. e) 8,3 ∙ 106. 07. Um engenheiro está projetando uma rodovia federal plana para trânsito de veículos de passeio, com um dos leitos elevado em um ângulo θ, com raio da curva de 441 m. Adotando a aceleração da gravidade local como 10 m/s2, sen θ = 0,20 e cos θ = 0,98, determine, em km/h, a velocidade escalar máxima para que esses veículos possam realizar o trajeto sem necessidade da força de atrito. a)108 b) 126 c) 90 d) 54 e) 72 08(UPE) Três partículas idênticas de massa 0,5 kg giram em um plano sem atrito, perpendicular ao eixo de rotação E, conectadas por barras de massas desprezíveis e comprimentos L = 1,0 m cada uma. Observe a figura a seguir: Sabendo-se que a tensão na barra que une as partículas 2 e 3 vale 13,5 N e que a velocidade angular de rotação do sistema é constante, determine o módulo da velocidade tangencial da partícula 1. a) 1 m/s b) 2 m/s c) 3 m/s d) 4 m/s e) 5 m/s 09(SSA1-25) Considere o movimento do avião durante uma curva de raio r. Quando as asas se inclinam de um ângulo ϕ, como mostrado na figura, o avião é sujeito ao próprio peso de módulo P e uma força de sustentação de módulo S que é perpendicular à direção formada pelas asas. No referencial no interior do avião durante a curva com ângulo de inclinação de 60º, a tripulação e os passageiros experimentam qual valor efetivo para a aceleração da gravidade, em m/s2 ? a) 5,0 b) 10,0 c) 20,0 d) 30,0 e) 40,0 10. A ausência de gravidade será um dos grandes problemas durante possíveis viagens espaciais para outros planetas, pois causa perda de massa muscular, de cálcio dos ossos e de imunidade e, nos primeiros dias no espaço, o deslocamento do sangue para a parte superior do corpo. Uma solução já cogitada para esse problema é produzir “gravidade artificial”, o que pode ser obtido por meio de um compartimento rotativo que produza uma aceleração que simule o efeito do peso sobre os astronautas. Disponível em: https://planeta.rio. (adaptado) Considere uma estrutura rotatória de forma cilíndrica na qual se pretenda produzir uma aceleração centrípeta de mesmo módulo que a aceleração da gravidade terrestre, de 9,8 m/s2, em um ponto que esteja a 20 m de distância do eixo longitudinal dessa estrutura. Para isso, esse cilindro deve girar em torno desse eixo com velocidade angular de a) 0,35 rad/s. b) 0,70 rad/s. c) 1,40 rad/s. d) 1,86 rad/s. e) 2,04 rad/s. 11. A centrifugação é o principal método utilizado para separação do plasma do sangue. O esquema simplificado de uma centrífuga de laboratório é mostrado na figura, no qual duas ampolas de massas iguais giram com velocidade angular constante (ω) em torno de um ponto O, presas pelos vínculos V. Na fábrica desse equipamento, é feito um teste de funcionamento, no qual os vínculos V são submetidos a uma força radial de 300 N. Se a massa das ampolas é de 12,0 g, a velocidade angular, em rad/s, da centrífuga nesse teste é, aproximadamente, a) 200. b) 250. c) 360. d) 400. e) 500. 12(SSA) Um carro descreve uma curva de raio R = 80 m, situada em um plano horizontal. O coeficiente de atrito estático entre os pneus e a estrada é μ= 0,5. Sendo g = 10 m/s2 a aceleração da gravidade no local, a máxima velocidade com que o carro pode completar a curva sem deslizar vale a) 20 m/s b) 10 m/s c) 15 m/s d) 8 m/s e) 12 m/s 13. Leia o texto seguinte: “O Discovery media quase cento e vinte metros de ponta a ponta, porém o reduzido universo ocupado pela sua tripulação estava inteiramente encerrado no interior da esfera de doze metros de sua cabina pressurizada. A região equatorial da esfera de pressão, poderíamos dizer a faixa compreendida entre Capricórnio e Câncer [analogia com o Globo Terrestre], continha dois tambores de pequena rotação, com vinte metros de diâmetro. Fazendo uma revolução a cada dez segundos, esse carrossel ou centrífuga produzia uma gravidade artificial suficiente para evitar a atrofia física que seria capaz de ocorrer em consequência da total ausência de peso, permitindo, também, que as funções rotineiras da vida fossem executadas em condições quase normais.” CLARKE, Arthur C. 2001 Odisséia Espacial.9. ed. Rio de Janeiro: Expressão e Cultura, 1985, p.91-92 (com adaptações). Para um astronauta de 80 kg, seu “peso”, no local descrito no interior da Discovery, a) 800 N. b) 480 N. c) 288 N. d) 248 N. e) 133 N 14. Um adulto brinca com uma criança segurando-a pelos braços, fazendo-a girar de modo que seu centro de massa (CM) descreve um movimento circular e uniforme em uma circunferência de centro C e raio R = 2 m contida em um plano horizontal. Os braços do adulto e os da criança estão alinhados em uma direção que faz com a vertical um ângulo θ, tal que senθ = 0,780 e cos θ = 0,624. Adotando g = 10 m/s 2 e desprezando a resistência do ar, a velocidade angular com a qual a criança está rodando é a) 2,5 rad/s. b) 2,0 rad/s. c) 1,0 rad/s. d) 1,5 rad/s. e) 3,0 rad/s. 15. No circo, uma das apresentações que geram sempre muita expectativa é ado globo da morte. O auge do espetáculo se dá quando o conjunto “motociclista e moto” não cai ao atingir o ápice do globo. Isso ocorre porque; a) A força centrípeta sobre o conjunto é nula. b) O peso do conjunto é maior que a força centrípeta. c) O peso do conjunto é menor que a força centrípeta. d) O conjunto esrtá em equilíbrio dinâmico. e) O peso do conjunto é nulo.