Exercícios de Física Geral e Experimental 1

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Exercícios de Física Geral e Experimental I
1- Um estudante de engenharia realizou uma série de experimentos de Mecânica e
anotou os seguintes dados: comprimento = 20,32cm; largura = 14,71cm; altura =
2,21cm e massa igual a 17,12g. Sendo assim, determine, em unidades SI, os valores
de densidade, volume e peso do objeto que ele mediu. Dado: g = 9,79m/s2.
2- Em uma corrida de fórmula 1, a velocidade máxima de um carro é por volta de
340km/h. Se o piloto desse carro, nessa velocidade, pisca os olhos durante 0,2s, qual
a distância que o carro percorre, em metros, nesse intervalo? Qual a velocidade do
carro em m/s?
3- A definição atual do metro considera a distância que a luz percorre no vácuo em um
dado intervalo de tempo. Poder-se-ia então afirmar que a velocidade da luz é a
grandeza padrão e o comprimento dela derivado? Justifique.
4- Sendo uma polegada igual a 2,54cm e um pé igual a 30,48cm, calcule quantos pés
existem em 35,72 polegadas e quantas polegadas existem em 35,27 pés.
5- Dois rapazes estão parados um ao lado do outro em um semáforo, cada qual em um
carro, com intenções de fazer um “racha”. Quando o sinal abre o motorista do carro
vermelho acelera a 6 m/s2 enquanto o do carro verde só consegue 5m/s2. Qual a
distância entre os carros quando o vermelho atingir a velocidade de 108 km/h,
considerando que ambos manterão constantes suas acelerações?
6- Em certa fábrica são guardados os estoques de matéria-prima em espaços de 3 passos
de comprimento por 3 passos de largura e com uma altura de 2,84m. Considere que
cada passo possua precisamente 823mm e calcule o volume de cada sessão do
estoque. Sendo a distância média entre cada sessão de 1 passo em cada direção, qual
deve ser a área total do galpão de depósito, caso se deseje 250 sessões, com um
corredor central de 2,00m ao longo de todo o comprimento do mesmo?
7- A distância média da Terra ao Sol é chamada de unidade astronômica UA e equivale
a 1,50 x 108 km. A velocidade da luz no vácuo é de 3,00 x 108 m/s. A quanto
corresponde a velocidade da luz em UA/min? (min = minuto).
8- Em uma nave espacial em órbita em volta da Terra os astronautas podem sentir a
sensação de falta de peso. Tal fato se deve a: (assinale a correta)
a) a nave encontra-se no ponto onde as forças combinadas da Lua e da Terra
se anulam por serem iguais e opostas
b) os astronautas estão em queda livre junto com os demais objetos e a
própria nave
c) a atração gravitacional da Terra não surte efeito sobre seus corpos devido
à enorme distância que normalmente eles se encontram nessas situações
d) esse fenômeno não existe, é lenda urbana, uma vez que em qualquer ponto
do Universo sempre existe força de atração gravitacional
9- Nas vizinhanças da Terra, a aceleração da gravidade vale 9,8m/s2; na Lua, 1,6m/s2 e
em Júpiter, 23m/s2. Sendo assim, um suposto astronauta terráqueo, de massa igual a
65 kg, apresentaria qual peso em cada um desses lugares? Despreze a massa do traje,
para calcular apenas o peso do corpo do astronauta.
10- A posição de uma partícula que se move ao longo de um eixo x é dada em função do
tempo por x = 4,5 – 3,2t + 2t4, com x em metros e t em segundos. (a) Qual a
velocidade da partícula no instante t = 5,2s? (b) Escreva a aceleração como função do
tempo e calcule seu valor para o tempo t = 5,2s. (c) Em qual posição a partícula está
passando no instante t = 5,2s? Ela já passou antes por essa posição ou ainda passará
novamente nessa mesma posição durante esse movimento? Justifique.
11- Durante sua viagem para um congresso estudantil, um grupo de futuros engenheiros
de produção saiu de Teresina às 03:17h e chegou a Natal-RN, 1150km de distância às
22:34h. Qual a velocidade média dessa viagem?
12- Em uma soma de vetores, os vetores a = 3i + 2j + k e b = – 2j – k foram somados de
modo a serem obtidos os vetores c = a + b e d = b + a. Efetue essas operações e
verifique se a propriedade comutativa da adição de vetores é válida.
13- Dois vetores p e q de módulos 4m e 3m respectivamente, são somados entre si. Quais
são os valores (a) máximo e (b) mínimo para a soma desses vetores? Quais as
posições relativas entre eles para esses resultados?
14- Faça a distinção entre grandeza escalar e grandeza vetorial, exemplificando-as.
15- Calcule sua velocidade escalar média nos casos a seguir: (a) você caminha 73,2m a
uma velocidade de 1,22m/s e em seguida corre 73,2m com velocidade de 3,05m/s em
uma linha reta; (b) você caminha 1,00min com uma velocidade de 1,22m/s e depois
corre por 1,00min a 3,05m/s em uma linha reta.
16- O motorista de um carro viaja com velocidade constante de 72km/h em uma estrada
reta, no sentido Sul quando avista outro carro, vindo em sua direção, distante 400m,
na mesma reta. O outro carro viaja também com velocidade constante e o encontro
dos dois se dá exatamente 16s. Qual a velocidade do outro carro, em m/s?
17- Um pequeno avião segue uma linha reta que forma com a direção Norte-Sul um
ângulo de 22º, por 237km. Considerando inicialmente o sentido aproximado do
nordeste, qual o deslocamento do avião para (a) Leste e (b) Norte, em relação ao
aeroporto?
18- Um garoto brinca com pedrinhas dentro de sua casa. A mãe reclama e ele então sai de
sua casa e se desloca 300m para Leste, em seguida, 400m para o Sul, chegando à
borda de um penhasco de 200m de altura, de onde solta uma pedrinha. Considerando
a porta da casa como posição inicial, qual o deslocamento resultante: (a) da pedra, ao
chegar no fundo do penhasco; (b) do garoto, até a borda do penhasco e (c) quando ele
chega em casa novamente.
19- Para se representar os eixos x, y e z são usados os vetores unitários i, j e k
respectivamente. Assim um vetor 5i tem módulo 5 unidades e direção x no sentido
positivo, o vetor – 2j tem direção de y, sentido negativo e módulo 2 unidades etc.
Sendo um vetor a = 2k e o vetor b = i – 4j determine:
a) a + b b) a · b c) a x b
20- A posição de uma partícula em função do tempo, em unidades do SI é dada
vetorialmente por S(t) = 2i + 3t2j. Determine a velocidade e a aceleração vetoriais da
partícula nesse movimento.
21- A grandeza física trabalho é definida como sendo o produto escalar da força pelo
deslocamento. A grandeza torque é o produto vetorial da força pelo braço de alavanca
ou distância ao ponto de aplicação. Isso posto, discuta a relação existente, se houver,
entre as unidades de trabalho e torque.
22- Em um dia ensolarado João caminha por 3km para o Sul, a partir de sua casa e em
seguida, por outro caminho ele anda 200m para o Oeste, 2 km para o Norte e 500m
para o Leste. Construa um gráfico representativo do movimento de João, e determine
o vetor deslocamento resultante, desde sua casa até o ponto onde ele parou.
23- Um século possui 3,16 x 109 segundos e uma aula comum 50 minutos. A que
fração de século corresponde a aula? Quantas aulas consecutivas poderiam ser
dadas em 15 anos? Quantos milisegundos existem em 2000 anos?
24- Uma sequóia (a de nome Hyperion é a árvore mais alta da Terra com a altura de
115m) vive até 4000 anos. Qual a taxa média de crescimento da planta, em m/s?
O que fazer para representar essa quantidade sem um inconveniente número de
zeros ou sem expressar em potências de dez?
25- Quem é mais veloz: um animal que percorre 50 cortrins em 120 melents ou um
corredor que consegue 170 prinsts em 51 velens? Para facilitar as transformações
considere que 1 cortrin = 15 varas e 1 vara = 5,0292m; 1 prinst = 1,4034 milhas e
1 milha = 1,609 km; 1 melent = 14,3500 chits e 1 chit = 0,4783s; 1 velen = 300
crincs e 1 crinc = 2,5 minutos.
26- Um garoto sobe uma duna correndo com velocidade escalar de 2 m/s e desce a
mesma duna com velocidade de 8m/s. Qual a velocidade média do garoto na
brincadeira de subir e descer aduna?
27- A posição x de uma partícula em movimento retilíneo é dada em função do tempo
por x(t) = t + 3t2 – t3, com x em metros e t em segundos. (a) Qual a posição da
partícula em t = 2 s? (b) Com que velocidade instantânea a partícula estará em t =
2 s?