Gabarito A2 Física 1 Prof. Sarquis

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FÍSICA I
Resolução da Prova A2 – 2017/1
Profº Msc, Antônio Carlos da F. Sarquis
CURSO DE ENGENHARIA
QUESTÃO 01 (1,5 Pontos) O semáforo é um dos recursos utilizados para organizar o tráfego de veículos e de pedestres nas grandes cidades. Considere que um carro trafega em um trecho de uma via retilínea, em que temos 3 semáforos. O gráfico abaixo mostra a velocidade do carro, em função do tempo, ao passar por esse trecho em que o carro teve que parar nos três semáforos. 
Determine a distância entre o primeiro e o terceiro semáforo 
A distância pedida d é numericamente igual à soma das áreas dos dois trapézios, destacados no gráfico.
QUESTÃO 02 (2,0 Pontos) Um bloco de massa m preso a uma mola de constante elástica k ao ser pendurado verticalmente, atinge o equilíbrio quando a mola sofre uma elongação xe. Em seguida, o bloco é desacoplado da mola e esse arranjo é montado sobre uma mesa horizontal sem atrito, conforme a figura apresentada a seguir.
Nessa situação, a mola com o bloco é comprimida de xm e depois solta. O bloco de massa colide com o bloco de massa M que se encontra em repouso na extremidade da mesa, e fica preso a ele. Os dois blocos caem a uma distância x da extremidade da mesa. Sabe-se que a razão h/xe = 200, que M/m=3 e que g=10m/s2. Considerando o exposto, determine: 
a) o valor de xe em metros, para um tempo de queda de 1s e a razão m/k
b) a razão x/xm para um tempo de queda qualquer. 
Para a situação de queda livre, a energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética (sistema conservativo), sendo:
Para a situação da atuação do dispositivo de segurança, há uma dissipação de energia Ed devido ao atrito (sistema dissipativo), porém há conservação de energia total do sistema:
QUESTÃO 04 (2,0 Pontos) A necessidade de abastecimento de água levou os romanos a construírem a maior rede hídrica da Antiguidade. Eles conheciam o sistema de transporte por canalização subterrânea e o de aquedutos por arcos suspensos. A água, proveniente de locais mais elevados, era conduzida por canais ligeiramente inclinados e que terminavam em reservatórios de onde era distribuída para o consumo.
A figura representa um aqueduto que ligava o nível do lago de onde era retirada a água até o reservatório de uma cidade.
 
Admita que o desnível entre a entrada da água no aqueduto e sua saída no reservatório era de 20 metros
Considere que entraram 100 kg da água do lago no aqueduto. Após essa massa de água ter percorrido o aqueduto, determine a energia cinética com que ela chegou ao reservatório, em joules.
Neste caso, o sistema é considerado sem atrito, ou seja, a energia mecânica Em se conserva. Considerando os referenciais da cidade (A) e do lago (B):
De acordo com a conservação da energia mecânica, a energia potencial gravitacional da água do ponto mais elevado será igual à energia cinética da água no nível da cidade.
Igualando as duas energias mecânicas e substituindo os valores, chegamos à resposta:
QUESTÃO 05 (1,5 Pontos) Um abajur está apoiado sobre a superfície plana e horizontal de uma mesa em repouso em relação ao solo. Ele é acionado por meio de um cordão que pende verticalmente, paralelo à haste do abajur, conforme a figura 1. 
Para mudar a mesa de posição, duas pessoas a transportam inclinada, em movimento retilíneo e uniforme na direção horizontal, de modo que o cordão mantém-se vertical, agora inclinado de um ângulo de 30º constante em relação à haste do abajur, de acordo com a figura 2. Nessa situação, o abajur continua apoiado sobre a mesa, mas na iminência de escorregar em relação a ela, ou seja, qualquer pequena inclinação a mais da mesa provocaria o deslizamento do abajur
Calcule:
a) o valor da relação N1/N2 sendo N1 o módulo da força normal que a mesa exerce sobre o abajur na situação da figura 1 e N2 o módulo da mesma força na situação da figura 2. 
b) o valor do coeficiente de atrito estático entre a base do abajur e a superfície da mesa. 
Na FIGURA 1 o abajur está em repouso, na horizontal. Então a normal e o peso têm mesma intensidade.
A figura mostra as forças que agem no abajur na situação da FIGURA 2. Como o abajur ainda está em repouso, a resultante dessas forças é nula. Pela regra da poligonal, elas dever fechar um triângulo.
b) Como o abajur está na iminência de escorregar, a força de atrito tem intensidade máxima.
Ainda no triângulo destacado:
QUESTÃO 06 (1,0 Ponto) Deduza a equação de Torricelli, considerando a aceleração como uma função da posição.
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