Física Geral 2 Lista 2

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Física 2 – Turma Química Licenciatura – Prof. Gerson 2016
Lista 2 - Quando necessário, use g = 10 m/s²
0) Leia o texto do livro (Sears, Tipler, Halliday… tanto faz). Tente fazer os exemplos por conta
própria, depois verifique se bate com a solução do livro. Os exercícios abaixo são de dificuldade
média e difícil. Caso tenha dificuldades venha falar comigo! Não deixe para última hora!
1) No programa de TV Myth Busters da Discovery Channel, Adam e Jamie costumam usar
câmeras de alta velocidade extremamente caras para medir a velocidade de projéteis (balas de
revolver, canhão, etc…). Eles fazem isso por não saberem física… Seria muito mais simples usar
um pêndulo balístico. Considere aqui que este pêndulo tem comprimento 1 m e um bloco de 10 kg
na ponta. No instante t=0 o bloco é atingido por um projétil de massa 10 g à velocidade de 300 m/s.
Após a colisão o projétil fica alojado dentro do bloco que passam a oscilar juntos.
a) Use o princípio de conservação de momento (física 1) para achar a a velocidade inicial do
conjunto bloco+projétil após a colisão. 
b) Qual é o valor (e unidade) da frequência angular ?
c) Aplique as condições iniciais adequadas para achar a amplitude e fase do movimento
harmônico simples, , que descreve o movimento do sistema após a colisão.
d) Como Adam e Jamie poderiam usar este pêndulo para descobrir a velocidade do projétil?
2) Suponha que você mora na praia e tem um relógio cuco (de pêndulo) que esta bem regulado e
marca as horas corretamente. Você decide se mudar para as montanhas e leva o relógio cuco. Ao
chegar lá o relógio passará a funcionar adiantado ou atrasado? O que devo fazer para corrigir seu
funcionamento?
3) Assumindo , qual é a constante de fase em quando a posição e
velocidade iniciais da partícula (no instante t=0) são dados como em cada item abaixo? Informe
todos os possíveis valores de no intervalo de 0 a .
a) e .
b) . Qual é o valor de neste caso?
c) . Qual é o valor de neste caso?
d) e .
4) (a) Determine a energia total de um sistema que consiste em um corpo de 3 kg preso a uma
mola de massa desprezível sobre uma superfície horizontal sem atrito oscilando com uma amplitude
de 10 cm e uma frequência de 2,4 Hz. (b) Quais são a velocidade e aceleração máximas do
movimento oscilatório?
5) Você tem duas molas. Uma mais maleável, e outra mais rígida. Qual das duas tem a maior
constante de mola k? Explique em termos da Lei de Hooke (força elástica) e também em termos do
gráfico da energia potencial de cada mola (ilustre os gráficos de forma comparativa).
6) O diafragma de um alto-falante está oscilando em um movimento harmônico simples com
uma frequência de 440 Hz e um deslocamento máximo de 0,75 mm. Qual é…
(a) … a frequência angular?
(b) … a velocidade máxima?
(c) … a aceleração máxima?
7) Um bloco está em MHS na extremidade de uma mola, com a posição dada por
. Se , que porcentagem da energia total é energia potencial no instante
t=0?
8) A escala de uma balança de mola que mede de 0 a 15 kg tem 12 cm de comprimento. Um
pacote suspenso na balança oscila verticalmente com uma frequência de 2 Hz.
→ Veja “Corpo em mola vertical”, Tipler – ou “MHS vertical”, Sears
(esta discussão esta melhor no Tipler. Não achei no Halliday)
(a) Qual é a constante elástica?
(b) Quanto pesa o pacote?
9) Qual é a frequência de um pêndulo simples de 2 m de comprimento:
(a) em uma sala qualquer?
(b) em um elevador acelerando para cima a 2 m/s² ?
(c) em queda livre?
10) As frequências de vibração dos átomos nos sólidos em temperaturas normais são da ordem
de 10¹³ Hz. Imagine que os átomos estão ligados uns aos outros através de molas. Suponha que um
átomo de prata em um sólido vibra com essa frequência e que todos os outros átomos estão em
repouso. Calcule a constante elástica efetiva. Dado: um mol de prata tem uma massa de 108 g.
11) DESAFIO. Apenas o item (a) é difícil. Se não conseguir fazer, pule para o (b) e (c).
Considere dois blocos, de massa e , nas extremidades de uma mola de constante . 
a) Mostre que eles oscilam com frequência angular , sendo 
a massa reduzida do sistema. (veja Moysés, Cap. 3, “(e) Oscilações de duas partículas”)
b) No laboratório de química você identifica que a molécula de HCl vibra com frequência
 Hz. Usando o resultado do item (a), calcule a “constante de mola efetiva” entre os
átomos de H e Cl da molécula.
c) Se substituirmos o átomo de hidrogênio por deutério, qual será a nova frequência de
vibração? Assumindo que a constante de mola efetiva permanece a mesma.