Teste 3 c/ Gabarito - Física I - UFRGS 2017/01 - Profº José Henrique

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FÍSICA I C Turma:
Nome: Data:
Teste 3
INSTRUÇÕES:
- Esta avaliação deve ser resolvida integralmente a caneta.
- Resolva cada questão no espaço designado para isso. Folhas de rascunho serão
fornecidas durante a avaliação.
- Cada passo da sua resolução deve ser justificado e explicado e toda fórmula utilizada
que não conste do formulário deve ser demonstrada a partir do formulário ou princípios
físicos ou matemáticos bem conhecidos.
100
1. Um estudante da disciplina fis01181 montou o experimento mostrado na figura abaixo. Um aro
de bicicleta acoplado a um núcleo por meio de hastes sem massa pode girar em torno de um
eixo que passa pelo centro de massa do aro. O sistema é mantido inicialmente em repouso e,
então, é liberado em t = 0 s. O estudante mediu o tempo que o aro leva para girar certos
valores de deslocamento angular (tabela abaixo). Despreze atrito em todos os eixos de
rotação e considere a massa do aro Ma = 1,40 kg, o raio do aro Ra = 32,5 cm, o raio externo
do núcleo rn = 10,0 mm, a massa do núcleo desprezível, a polia um disco homogêneo de raio
rp = 12,0 mm e massa mp = 16,0 g.
(a) (50) Usando a tabela, construa o gráfico adequado - que lineariza os dados experimentais -
e,APARTIR DESSEGRÁFICO, encontre a aceleração angular αa do aro.
(b) (08) Determine o valor da tração T1 entre a roldana e o núcleo (ver figura).
(c) (20) Determine o valor da tração T2 entre a roldana e a massa m.
(d) (04) Qual é o valor da aceleração do corpo suspenso?
(e) (10) Qual o valor da massa do corpo suspenso?
(f) (08) Considerando o corpo suspenso como uma partícula, determine o seu momentum
angular (módulo, direção e sentido) em relação ao centro da polia em t = 10,0 s.
- 1 -
- 2 -
t (s) θ
0 0
8,50 π
11,00 2π
14,10 3π
16,00 4π
18,30 5π
- 2 -
Teste 3 – Gabarito
1. (a)
Logo, o gráfico de θ versus t2 é uma linha reta que passa pela origem com coeficiente
angular α/2. O gráfico é mostrado na figura abaixo, e o valor de α obtido a partir da
inclinação da reta foi de 2×0,0478=0,0960 rad/s2 .
(b) ∑ τ=I α⇒T 1 rn=(M a Ra2)αa⇒T 1=
M a Ra
2αa
r n
=1,4×0,325
2×0,096
0,01
=1,42 N
(c) 
(d) a=α p r p=(0,08 s
−2)(12,0 mm )=0,96 mm/s2
(e) T 2−m g=−ma⇒T 2=m( g−a)⇒m=
T 2
g−a
≃
T 2
g
=1,42
9,8
=0,145 kg=145 g
(f) L=r⊥ p=r p m v=r p m at=0,012×0,145×0,00096×10=1,67×10
−5 Js perpendicular 
ao plano da página e para dentro.
θ=θ0+ω0 t+
1
2
α t 2⇒θ=1
2
α t 2
∑ τ=I α⇒(T 2−T 1)r p=I pα p⇒(T 2−T 1)r p=(12 mp r p
2)α p⇒T 2=T 1+
1
2
mp r pα p
α p=?
r nαa=r pα p⇒α p=αa
rn
r p
=0,096× 10
12
=0,0800 rad/s2
⇒T 2=1,42+
1
2
×0,016×0,012×0,08≃1,42 N=T 1