Estudo Dirigido Física - Força e Energia

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ESTUDO DIRIGIDO - FI´SICA: FORC¸A E ENERGIA - Prof. SAYMON SANTANA
INSTRUC¸O˜ES
• Cada estudo dirigido devera´ ser feito em equipes com-
postas por 6 pessoas
• A lista devera´ ser entregue na 8a semana de aulas.
• Redac¸o˜es iguais entre alunos ou textos copiados
de materiais ja´ publicados tera˜o a nota do ED
zeradas!!!
• Estudos dirigidos entregues fora da formatac¸a˜o espe-
cificada no contrato pedago´gico sera˜o penalizados com
uma reduc¸a˜o substaˆncial da nota obtida.
• Todas as etapas do desenvolvimento das questo˜es de
ca´lculo devera˜o ser colocadas na resoluc¸a˜o. A omissa˜o
de etapas implicara´ na reduc¸a˜o substancial da nota ob-
tida na questa˜o.
QUESTO˜ES
01 - Um bloco de madeira (de massa m), esta´ ligado a duas
molas ideˆnticas e de massa desprez´ıvel, como mostra a figura
a seguir. Cada mola tem um comprimento L (em seu estado
relaxado) e uma constante ela´stica k.
a) Se o bloco e´ deslocado de uma distaˆncia x, como mostrado,
qual e´ a variac¸a˜o da energia potencial acumulada nas molas?
b) Qual e´ a magnitude da forc¸a que puxa o bloco para a sua
posic¸a˜o de equil´ıbrio?
c) Utilizando uma planilha eletroˆnica, ou outro recurso de sua
prefereˆncia, construa um gra´fico da Energia potencial ela´stica
acumulada nas molas como func¸a˜o da altura x. Adote k = 1
N/m, L = 0.1 m e m = 1 kg.
02 - Considere que voceˆ e um outro amiguinho de turma, cuja
altura e´ de 1.80m, va˜o repetir o feito de Guilherme Tell com
um arco e flecha. Desta forma, voceˆ atira uma flecha, cuja
massa e´ de 125g, de modo que ela possua uma velocidade de
25 m/s imediatamente antes de atingir a mac¸a˜. Ale´m disso,
no momento do impacto ela esta´ na horizontal. Se a flecha se
prende a` mac¸a e sabendo que o conjunto flecha-mac¸a˜ atinge
o solo a 8.5m dos pe´s do seu amiguinho, qual era a massa da
mac¸a?
03 - Dois astronautas, em repouso, esta˜o frente a frente no
espac¸o. Um deles, que tem massa m1, atira uma bola de
massa mb para o outro, cuja massa e´ m2. O segundo as-
tronauta agarra a bola e a atira de volta para o primeiro
astronauta. Apo´s cada lanc¸amento, a velocidade da bola e´ v,
em relac¸a˜o ao lanc¸ador. Apo´s cada um deles ter efetuado um
lanc¸amento e uma pegada
a) Os astronautas estara˜o se movendo a que velocidade?
b) De quanto tera´ variado a energia cine´tica do sistema e de
onde tera´ vindo esta energia?
04 - Uma sequeˆncia de esferas ela´sticas, cada uma com massa
0.50 g, sai de um tubo horizontal a uma taxa de 100 por se-
gundo. As esferas caem de uma altura de 0.5m sobre um
prato de uma balanc¸a e repicam de volta a` sua altura origi-
nal. Que massa deve ser colocada do outro lado da balanc¸a
para manter o ponteiro no zero?
05 - Estime o momento angular da Terra em relac¸a˜o ao sol,
e de um ele´tron em relac¸a˜o ao nu´cleo de um a´tomo de hi-
drogeˆnio. Considere, em ambos os casos que as o´rbitas sa˜o
circulares.
06 - Um peˆndulo coˆnico consiste em uma part´ıcula de massa
m que gira em movimento circular uniforme, descrevendo um
circulo de raio r, suspensa por um fio inextens´ıvel de compri-
mento l preso a um ponto fixo O′, conforme mostra a figura
a seguir. Mostre que o per´ıodo associado ao movimento deste
peˆndulo pode ser escrito por τ = 2pi
√
l cos θ
g
07 - Um corpo esta´ caindo em atrave´s de um fluido viscoso
que oferece uma resisteˆncia dada por F = −Kηv, onde k e´
uma constante, η e´ a viscosidade do fluido e v e´ a velocidade
do corpo em relac¸a˜o ao fluido. Mostre que a dissipac¸a˜o de
energia mecaˆnica deste corpo e´ dada por −m2g2Kη