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Departamento de Física ICE – UFJF Opcional/Substitutiva do TVC 3 de Física I Nome: _______________________________________________________________________________ Matrícula:________________________ Turma:________________ Prof. :___________________ Problema [1] Um disco com raio igual a 25 cm está livre para girar em torno de um eixo perpendicular a ele e que passa pelo seu centro. Ele possui um fio delgado, porém forte, enrolado em torno da sua borda e o fio está preso a uma bola que é puxada tangencialmente afastando-se da borda do disco (ver figura). O módulo da força de puxar aumenta e produz uma aceleração da bola, que segue a equação a t =A t , onde t está em segundos e A é uma constante. O cilindro parte do repouso e, ao final do terceiro segundo, a aceleração da bola é 1,80 m/s2. a) Determine A. b) Expresse a aceleração do disco em função do tempo. c) Quanto tempo depois de começar a girar o disco atinge uma velocidade escalar angular de 15 rad/s? d) Qual é o ângulo do giro do disco ao atingir 15 rad/s? Problema [2] Na figura, o cilindro e a polia giram sem atrito em torno de um eixo horizontal fixo que passa pelos seus centros. Uma corda leve é enrolada em volta do cilindro, passa sobre a polia e possui uma caixa de 3,0 kg suspensa por sua extremidade livre. Não há deslizamento entre a corda e a superfície da polia. O cilindro possui massa uniforme de 5,0 kg e raio de 40,0 cm. A polia é um disco uniforme com massa de 2,0 kg e raio de 20 cm. A caixa é libertada do repouso e cai à medida que a corda se desenrola do cilindro. Ache a velocidade escalar da caixa, apos ela ter caído 1,5 m. Problema [3] Uma caixa de 12,0 kg em repouso sobre uma superfície horizontal, livre de atrito, está atada a uma massa de 5,0 kg por um cabo leve que passa sobre uma polia com atrito desprezível no eixo. A polia possui forma de disco maciço e uniforme com massa 2,0 kg. Se a corda não desliza na superfície da polia ache a aceleração do sistema após ser libertado. Problema [4] Um pequeno bloco apoiado sobre uma mesa horizontal sem atrito possui massa de 0,0250 kg. Ele está preso a uma corda sem massa que passa através de um buraco na superfície (figura abaixo). No início, o bloco está girando a uma distância de 0,300 m do buraco com uma velocidade angular de 1,75 rad/s. A seguir a corda é puxada por baixo, fazendo com que o raio do círculo se encurte para 0,150 m. O bloco pode ser considerado uma partícula. a) O momento angular é conservado? b) Qual é a nova velocidade angular? c) Calcule a variação da energia cinética do bloco. d) Qual foi o trabalho realizado ao puxar a corda?
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