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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE DEPARTAMENTO DE Professor: Fábio Bartolomeu Santana Disciplina: FSC 5101 (Física I) Lista de Problemas: MU e MUV Data: 22/03/2016 1) Imagine que você pisque um pequeno laser, mantendo o aceso durante 0,01 segundo. Qual é a extensão do feixe de luz? 3.106 m 2) Quantos metros percorre um carro, que se move com velocidade de 80 km/h durante um pequeno intervalo tempo de 1 s, aproximadamente o tempo que se leva para dar "uma olhadinha" no acidente ocorrido na estrada? 22,2 m 3) Carl Lewis corre a prova de 100 metros rasos em aproximadamente 10 s e Bill Rodgers corre a maratona (42,2 km) em cerca de 2 h e 10 min. a) Qual a velocidade média de cada um dos corredores 36 km/h e 19,47 km/h b) Se Carl Lewis pudesse manter o seu desempenho durante uma maratona, quanto duraria a prova? 1h 10min 20s 4) A distância entre São José e Tubarão é cerca de 110 km. Recentemente a velocidade média neste trecho da BR-101 foi aferida pelos órgãos de fiscalizaç trânsito que informa ter aumentado de 68 km/ km/h, em razão da conclusão das obras de duplicação em trechos críticos neste trajeto. Em uma viagem neste percurso, de acordo com os dados indicados, qual a economia de tempo estimada? 16min 33s 5) Um avião a jato, realizando um vôo rasante km/h, voa horizontalmente 35 m acima do solo. Repentinamente o avião encontra um terreno que se inclina suavemente, fazendo um ângulo de 4,3°, sendo portanto de uma inclinação muito suave e de difícil detecção pelo piloto. De quanto tempo o piloto dispõe para fazer a correção, de movo a evitar a colisão com o solo? 1,29 s 6) Considerando o valor da velocidade da luz, verifique quantas voltas sobre a linha do equador terrestre poderiam ser efetuadas naquela, durante 1 s. (R=6.400 km, C = 2πR) 7,5 voltas 7) Considere que a função horária de um pequeno objeto em movimento retilíneo seja � = 50. � + 10 a) Como você justificaria o fato deste movimen apresentar aceleração? b) A aceleração deste movimento é constante? Explique: 4,3° UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA Imagine que você pisque um pequeno laser, mantendo- o aceso durante 0,01 segundo. Qual é a extensão do um carro, que se move com velocidade de 80 km/h durante um pequeno intervalo de tempo que se leva para dar "uma olhadinha" no acidente ocorrido na Carl Lewis corre a prova de 100 metros rasos em aproximadamente 10 s e Bill Rodgers corre a maratona corredores? desempenho durante uma maratona, quanto duraria a prova? A distância entre São José e Tubarão é cerca de 110 km. Recentemente a velocidade média neste trecho da de fiscalização de trânsito que informa ter aumentado de 68 km/h para 82 km/h, em razão da conclusão das obras de duplicação em trechos críticos neste trajeto. Em uma viagem neste percurso, de acordo com os dados indicados, qual a rasante a 1.300 km/h, voa horizontalmente 35 m acima do solo. o avião encontra um terreno que se , fazendo um ângulo de 4,3°, sendo, portanto de uma inclinação muito suave e de difícil detecção pelo piloto. De quanto tempo o piloto dispõe para fazer a correção, de movo a evitar a colisão com o Considerando o valor da velocidade da luz, verifique voltas sobre a linha do equador terrestre poderiam ser efetuadas naquela, durante 1 s. (R=6.400 Considere que a função horária de um pequeno objeto 10. �� (SI). Como você justificaria o fato deste movimento A aceleração deste movimento é constante? Explique: c) Determine a velocidade média desse corpo nos 3 primeiros segundos de movimento. d) Se calcularmos a velocidade média deste móvel em outro intervalo de 3 s (digamos de 4 s a 7 s) o v encontrado seria diferente daquele calculado no item anterior? Explique: e) Faça um pequeno esboço do estado inicial para este movimento (considere uma trajetória qualquer e indique o sistema de referencia adotado, fixando, inclus origem dos espaços). 8) Um corredor tem os instantes iniciais de descrito pelo gráfico abaixo: a) Quais trechos do movimento apresentam aceleração? Justifique calcule os respectivos valores. b) O corredor descreve MU em algum trecho? Quais? Justifique: c) Determine a velocidade média do corredor ao longo do trecho representado. 6,25 m/s 9) Um Jumbo precisa atingir a velocidade de 360 km/h para decolar. Supondo que a aceleração da aeronave seja constante e que a pista seja de 1,8 km, qual o valor mínimo desta aceleração? 2,78 m/s 10) Suponha que os freios de seu carro sejam capazes de produzir uma aceleração de 5,2 m/s estivesse dirigindo a 140 km/h em um trecho em que a velocidade máxima permitida fosse de 80 km/h. a) Ao avistar uma patrulha rodoviária, qual o tempo mínimo de que dispõe para reduzir a velocidade do veículo até o valor permitido? 3,2 s b) Qual a distância mínima necessária para reduzir a velocidade como estabelecido no item anterior? 11) Um trem de metrô parado atinge numa estação acelera a partir do repouso com uma aceleração de 1,2 m/s até a metade do percurso para chegar à outra estação; 35 m v (m /s ) t (s) 4 8 8 4 Determine a velocidade média desse corpo nos 3 primeiros segundos de movimento. 80 m/s Se calcularmos a velocidade média deste móvel em outro intervalo de 3 s (digamos de 4 s a 7 s) o valor encontrado seria diferente daquele calculado no item Faça um pequeno esboço do estado inicial para este movimento (considere uma trajetória qualquer e indique o sistema de referencia adotado, fixando, inclusive, a s instantes iniciais de seu movimento Quais trechos do movimento apresentam aceleração? respectivos valores. O corredor descreve MU em algum trecho? Quais? Determine a velocidade média do corredor ao longo do a velocidade de 360 km/h para decolar. Supondo que a aceleração da aeronave seja constante e que a pista seja de 1,8 km, qual o valor 2,78 m/s2 Suponha que os freios de seu carro sejam capazes de produzir uma aceleração de 5,2 m/s2. Se você estivesse dirigindo a 140 km/h em um trecho em que a velocidade máxima permitida fosse de 80 km/h. Ao avistar uma patrulha rodoviária, qual o tempo mínimo de que dispõe para reduzir a velocidade do 3,2 s necessária para reduzir a velocidade como estabelecido no item anterior? 97,8 m Um trem de metrô parado atinge numa estação acelera a partir do repouso com uma aceleração de 1,2 m/s2 até a metade do percurso para chegar à outra estação; t (s) 12 16 valor. Se as estações estão separadas por uma distância de 1,1 km, determine: a) O tempo da viagem. cerca de 1 min b) A máxima velocidade atingida pelo trem. 100,3 km/h 12) Dois trens, um de carga e outro de passageiros, movem-se nos mesmos trilhos retilíneos, em sentidos opostos, um aproximando-se do outro, ambos com movimentos uniformes. O trem de carga, de 50m de comprimento, tem uma velocidade de módulo igual a 10m/s e o de passageiros, uma velocidade de módulo igual a v. O trem de carga deve entrar num desvio para que o de passageiro possa prosseguir viagem nos mesmos trilhos, como ilustra a figura. No instante focalizado, as distâncias das dianteiras dos trens ao desvio valem 200m e 400m, respectivamente. a) Neste problema, os trens podem ser considerados como pontos materiais? b) Determine o valor máximo da velocidade v passageiros para que não ocorra colisão. 57,6 km/h 13) Na célebre corrida entre a lebre e a tartaruga, a velocidade da lebre é de 30 km/h e da tartaruga é de 1,5 m/min. A distância a ser percorrida é de 600 m. A lebre corre durante0,5 min. Antes de parar para uma soneca. Por quanto tempo a Lebre pode permanecer dormindo sem que perca a corrida? 6h 38min 47s 14) Um avião a jato de grande porte precisa atingir uma velocidade de 500 km/h para decolar, e é capaz de acelerar a taxa de 4 m/s2. a) Quanto tempo leva para decolar? 34,7s b) Que distância percorre na pista até a decolagem? 2,4km 15) O sinal amarelo de um cruzamento fica aceso durante 3 s. A largura do cruzamento é de 15 m. Considere que o comprimento típico de um carro é cerca de 4 m. De maneira geral, os carros mais comuns são capazes de acelerar a taxa de 3 m/s2 e frear à taxa de 5 valor. Se as estações estão separadas por uma 100,3 km/h um de carga e outro de passageiros, se nos mesmos trilhos retilíneos, em sentidos se do outro, ambos com movimentos uniformes. O trem de carga, de 50m de comprimento, tem uma velocidade de módulo igual a os, uma velocidade de módulo . O trem de carga deve entrar num desvio para que o de passageiro possa prosseguir viagem nos mesmos trilhos, como ilustra a figura. No instante focalizado, as distâncias das dianteiras dos trens ao 400m, respectivamente. Neste problema, os trens podem ser considerados como v do trem de 57,6 km/h Na célebre corrida entre a lebre e a tartaruga, a lebre é de 30 km/h e da tartaruga é de 1,5 m/min. A distância a ser percorrida é de 600 m. A lebre corre durante 0,5 min. Antes de parar para uma soneca. Por quanto tempo a Lebre pode permanecer 6h 38min 47s porte precisa atingir uma velocidade de 500 km/h para decolar, e é capaz de Que distância percorre na pista até a decolagem? O sinal amarelo de um cruzamento fica aceso durante 3 s. A largura do cruzamento é de 15 m. Considere que o comprimento típico de um carro é cerca de 4 m. e maneira geral, os carros mais comuns são capazes e frear à taxa de 5 m/s2. a) A que velocidade o motorista deve estar conduzindo o seu veículo, a 30 m do sinal, para que seja capaz de acelerar e passar o cruzamento quando o sinal fica amarelo? 42,6 km/h b) Qual é a velocidade máxima que lhe permite frear e parar antes de avançar o sinal? 63 km/h 16) O tempo médio de reação de um motorista (tempo que decorre entre perceber um perigo e acionar os freios) é da ordem de 0,7 s. Um carro com bons freios, numa estrada seca, pode ser freado a taxa de 6 m/s a distância que o carro percorre depois motorista avista o perigo, supondo que ele esteja trafegando com as seguintes velocidades: a) 30 km/h. 5,8 m b) 60 km/h. 23,2 m c) 90 km/h. 52,1 m A que velocidade o motorista deve estar conduzindo o seu veículo, a 30 m do sinal, para que seja capaz de acelerar e passar o cruzamento quando o sinal fica Qual é a velocidade máxima que lhe permite frear e 63 km/h O tempo médio de reação de um motorista (tempo que decorre entre perceber um perigo e acionar os freios) é da ordem de 0,7 s. Um carro com bons freios, numa estrada seca, pode ser freado a taxa de 6 m/s2. Calcule a distância que o carro percorre depois que o motorista avista o perigo, supondo que ele esteja trafegando com as seguintes velocidades:
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