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Avaliação 2 (com gabarito) - Física Experimental 1 - Prof. Ronai Lisboa

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Escola de Ciências e Tecnologia
Bacharelado em Ciências e Tecnologia
Física Experimental I
Prof. Ronai Lisbôa
Nome 1:__________________________________________________ Matrícula:_____________
Avaliação 1
Atividade 1 (30 minutos) - 5,0 pontos.
Analise a ilustração abaixo que reproduz a interação entre dois carrinhos sobre um trilho de ar.
 
Infelizmente, o estudante do BCT não representou os vetores velocidades do alvo e do projétil 
antes e depois da interação sobre o trilho de ar. No desenho também não caracterizou se a colisão 
é elástica ou perfeitamente inelástica depois da interação. Sabe-se que antes da interação o alvo 
estava em repouso e que as massas (M), os comprimentos (L) e os tempos de passagem (T) do alvo 
e do projétil pelos sensores 1 e 2 estão indicados na tabela abaixo: 
Questão a: Justifique os sentidos dos movimentos do projétil e do alvo, após a interação baseado apenas 
nos conceitos de inércia de uma partícula e dos dados da tabela.
Questão b: Calcule as velocidades, momentos lineares e energias cinéticas do alvo e do projétil antes e 
depois da interação. Ao final preencha a tabela informando os valores obtidos.
� of �1 8
M (g) L (cm) T1 (s) T2 (s)
Alvo 209 10 0 0.507
Projétil 209 10 0.255 0.507
Página 1
Dado: m = 1,0 x 10-3.
� of �2 8
VANTES (m/s) VDEPOIS (m/s) PANTES (m N.s) PDEPOIS(m N.s) KANTES (m J) KDEPOIS (m J)
Alvo
Projétil
Página 2
Questão c: Calcule o momento linear do sistema antes e depois da interação. Então, justifique se houve 
ou não conservação do momento linear (Sim: ≤ 5%. Não: > 5%).
Questão d: Calcule a energia cinética do sistema antes e depois da interação. Então, justifique se houve 
ou não conservação da energia cinética (Sim: ≤ 10%. Não: > 10%). Qual o tipo de colisão: elástica, 
inelástica ou perfeitamente inelástica? Justifique.
� of �3 8
Página 3
Atividade 2 (30 minutos) - 5,0 pontos.
A figura (a) mostra uma vista superior de uma barra fina que gira em torno de uma das 
extremidades. A figura (b) mostra a velocidade angular em função do tempo dessa barra. No eixo 
vertical ωs = 6,0 rad/s. (i) Qual é o módulo da aceleração angular da barra? (ii) Em t = 4,0 s, a barra 
tem uma energia cinética de 1,60 J. Qual é a energia cinética da barra em t = 0?
DADOS:
Momento linear: P = m v ; 
Energia cinética de translação: K = (1/2) mv2 ; 
Energia cinética de rotação: K = (1/2) Icm ω2
Momento de inércia de uma barra: I = (1/3) m r2 (em relação ao eixo que atravessa seu extremo)
Teorema dos eixos paralelos: I = Icm + mh2
� of �4 8
Vista superior
cm
Página 4
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Escola de Ciências e Tecnologia
Bacharelado em Ciências e Tecnologia
Física Experimental I
Prof. Ronai Lisbôa
Nome 1:__________________________________________________ Matrícula:_____________
Nome 2:__________________________________________________ Matrícula:_____________
Nome 3:__________________________________________________ Matrícula:_____________
Nome 4:__________________________________________________ Matrícula:_____________
Avaliação 1
Atividade 3 (90 minutos): Dica: Responda cada item corretamente. As respostas de cada item estão 
relacionados as respostas dos itens anteriores.
Passo 1: Análise do fenômeno.
Estude o vídeo (LINK) para descobrir a relação entre o número de quadros e o intervalo de tempo entre 
cada quadro.
a) Quantos radianos existem entre cada linha vermelha consecutiva no disco?
 θ = ___________rad.
b) No frame 1 o fio é cortado. No frame 183 o contrapeso está na iminência de tocar o bloco de madeira. 
Assim, entre esses frames há um torque aplicado devido à força peso. Quantos segundos há entre o 
frame 1 e o frame 183?
Δt = ____________ s.
c) Qual o raio do disco? 
R = ____________ m.
d) Sabe-se que a relação entre o arco de circunferência, raio e ângulo (em radianos) é S = R θ. Portanto, 
qual a altura de queda do contrapeso considerando que o fio desenrola sem deslizar.
 Δy = __________ m.
Passo 2: Modele o fenômeno. 
DADO: Momento de inércia de um disco em relação a um eixo que atravessa o centro de massa: Icm = 
(1/2) MR2.
a) No desenho abaixo indique as forças que atuam no sistema disco + contrapeso e denomine-as.
� of �5 8
Página 5
b) Escreva as equações algébricas que modelam o fenômeno observado.
○ A função movimento que caracteriza a queda do contrapeso.
y(t) = 
○ A condição de rolamento (para velocidade e aceleração).
 
 vcm = acm =
○ A energia cinética total do sistema disco + contrapeso (rotacional + translacional).
EC =
○ A energia potencial do sistema terra+contrapeso.
EP =
○ O teorema trabalho e energia cinética (ou conservação da energia mecânica).
Passo 3: Cálculos. Respostas somente com as unidades. Aplique as equações descritas no Passo 2.
a) Calcule a aceleração do contrapeso. Use a função movimento que caracteriza a queda do contrapeso.
b) A partir do gráfico abaixo é possível verificar se o valor calculado para a aceleração linear do item (a) é 
um valor aceitável. Justifique a partir do conceito de diferença relativa.
� of �6 8
Página 6
c) Utilizando seu diagrama do item 2.a) aplique a segunda lei de Newton para translação e para rotação 
com auxílio da condição de rolamento para aceleração para mostrar que
Icm = mcp r2 ( g / a - 1 )
onde mcp e Icm são a massa do contrapeso e o momento de inércia do disco, respectivamente.
d) Calcule a razão M / mcp considerando g = 9,80 m//s2. Qual corpo é mais massivo, o disco ou o 
contrapeso? Essa relação afeta o movimento do sistema disco+contrapeso?
� of �7 8
Página 7
e) A partir da conservação da energia mecânica mostre que o momento de inércia do disco é dado por
Icm = mcp r2 { [ (2 g Δy) / v 2 ] - 1 }
e depois que essa equação é equivalente aquela obtida no item (3b).
f) Diante dos resultados obtidos nos itens (3b) e (3d) você pode afirmar que o momento de inércia do 
disco aumenta, diminui ou permanece o mesmo em relação ao eixo de rotação? Qual dessas equações 
poderia induzir o estudante a uma resposta incorreta?
� of �8 8
Página 8

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