Física 1 - P3 - 2017.1 com gabarito

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Física 1 
 
3a prova – 08/07/2017 
 
 
Atenção: Leia as recomendações antes de fazer a 
prova. 
 
1- Assine seu nome de forma LEGÍVEL na folha do 
cartão de respostas. 
2- Leia os enunciados com atenção. 
3- Analise sua resposta. Ela faz sentido? Isso poderá 
ajudá-lo a encontrar erros. 
4- A não ser que seja instruído diferentemente, assinale 
apenas uma das alternativas das questões. 
5- Nas questões de CARÁTER NUMÉRICO assinale a 
resposta mais próxima da obtida por você. 
6- Marque as respostas das questões no CARTÃO 
RESPOSTA. 
7- Preencha integralmente o círculo no cartão resposta 
(COM CANETA PRETA OU AZUL) referente a sua 
resposta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Física 1 – Prova 3 – 08/07/2017a 
NOME:____________________________________________________________________________________________ 
MATRÍCULA:________________________TURMA:______________PROF(a).:_______________________________
____ 
 
Lembrete: 
A prova consta de 20 questões de múltipla escolha valendo 0,5 ponto cada. 
 
Utilize: g = 9,80 m/s
2
, exceto se houver alguma indicação em contrário. 
 
 
1. Um aro de massa M1 e raio R1 é abandonado do repouso no topo de um plano inclinado simultaneamente com 
outro aro de massa M2 > M1 e raio R2 > R1 . Os aros rolam sem deslizamento. Qual aro chega primeiro à base do 
plano inclinado? Dado: ICM do aro = MR
2 
 
(A) O aro com massa maior. 
(B) O aro com massa menor. 
(C) O aro com maior momento de inércia. 
(D) O aro com menor momento de inércia. 
(E) Ambos chegam juntos. 
 
2. Um aro rola sem deslizar com velocidade constante sobre um plano horizontal. O momento de inércia em 
relação ao seu eixo que passa pelo centro de massa é MR
2
. Sua energia cinética de rotação é 
 
(A) metade da sua energia cinética de translação. 
(B) igual a sua energia cinética de translação. 
(C) o dobro da sua energia cinética de translação. 
(D) quatro vezes a sua energia cinética de translação. 
(E) um terço da sua energia cinética de translação. 
 
3. Uma pedra com massa m = 2,00 kg tem uma velocidade horizontal com magnitude 
de 12,0 m/s quando se encontra no ponto P, como mostrado na figura. Neste momento, 
quais são a magnitude e a direção de seu momento angular em relação ao ponto O? 
 
 
(A) 115 kg m
2
/s, para dentro da página. 
(B) 211 kg m
2
/s, para fora da página. 
(C) 315 kg m
2
/s, para dentro da página. 
(D) 315 kg m
2
/s, para fora da página. 
(E) 115 kg m
2
/s, para fora da página. 
 
4. Um pássaro de massa m = 500 g está voando horizontalmente a 2,25 m/s 
quando ele subitamente choca-se com uma barra vertical estacionária, atingindo-a 
0,250 m abaixo de sua extremidade superior, conforme a figura. A barra é 
uniforme, tem L = 0,750 m de comprimento, uma massa M = 1,50 kg e pode 
girar sem atrito em torno do pivô. Imediatamente após a colisão, o pássaro cai 
verticalmente. Qual é a velocidade angular da barra imediatamente após ser 
atingida pelo pássaro? Use: Momento de inércia da barra em relação a um eixo 
que passa pelo pivô: Ipivô = (1/3) ML
2 
 
(A) 3,00 rd/s 
(B) 2,00 rd/s 
(C) 2,50 rd/s 
(D) 3,50 rd/s 
(E) 4,00 rd/s 
 
 
5. Dentre as afirmações abaixo, quais dentre elas são falsas ? 
 
I. Se dois vetores possuem direções exatamente opostas entre si, o produto vetorial entre eles é nulo. 
 
II. A magnitude do produto vetorial entre dois vetores é mínima quando os vetores são perpendiculares. 
 
III. Conhecendo-se a magnitude do produto vetorial entre dois vetores não nulos e as magnitudes de cada vetor 
individualmente, o ângulo entre eles é determinado univocamente. 
 
(A) I e III 
(B) I, II e III 
(C) III 
(D) II e III 
(E) Nenhuma delas é falsa. 
 
 
6. Na figura abaixo, uma pequena bola maciça de massa m e raio r rola sem deslizar, a partir do repouso, de uma 
altura H = 6,0 m até deixar a parte horizontal no fim da pista a uma altura h = 2,0 m do solo. Desprezando a 
resistência do ar, a que distância horizontal do ponto A a bola atinge o solo ? (Considere: ICM = (2/5) mr
2
) 
 
 
 
(A) 3,8 m 
(B) 5,2 m 
(C) 6,0 m 
(D) 3,2 m 
(E) 4,8 m 
 
7. Um mergulhador de 82,0 kg está na extremidade direita de uma prancha de massa desprezível de 5,00 m de 
comprimento. A prancha é sustentada por dois pilares que distam 1,60 m entre si, conforme a figura. Encontre a 
magnitude e a direção da força exercida pelo pilar A sobre a prancha. 
 
 
 
(A) 1,71 kN, vertical para baixo. 
(B) 1,71 kN, vertical para cima. 
(C) 2,51 kN, vertical para baixo. 
(D) 2,51 kN, vertical para cima. 
(E) zero. 
 
 
8. A magnitude da aceleração de um planeta em órbita em torno do Sol é diretamente proporcional 
 
(A) à massa do planeta. 
(B) à massa do Sol. 
(C) à distância entre o planeta e o Sol. 
(D) ao produto das massas do planeta e do Sol. 
(E) ao quadrado da distância entre o planeta e o Sol. 
 
 
9. Quatro partículas, cada uma de massa m, estão sobre o eixo-x simetricamente alinhadas em relação à origem. 
Uma quinta partícula de massa M está localizada sobre o eixo-y. A direção da força gravitacional exercida sobre a 
partícula de massa M é 
 
 
 
 
 
(A) (B) (C) (D) E) 
 
 
 
10. Um objeto é abandonado do repouso de uma altitude h = R acima da superfície da Terra. Se M é a massa da 
Terra e R é o seu raio, a velocidade do objeto imediatamente antes de atingir a superfície da Terra é 
 
 
(A) (B) (C) (D) (E) 
 
 
11. Uma nave espacial com massa m = 4,00 x 10
3
 kg se encontra em uma órbita circular 50,0 km acima da 
superfície da Lua. Ela necessita passar para uma órbita circular 300 km acima da superfície. Quanto trabalho os 
foguetes da nave terão que realizar ? (Dados: Constante Gravitacional: G = 6,67 × 10
-11 
N m
2
 kg
-2
 , 
Massa da Lua: ML = 7,35 x 10
22
 kg , Raio da Lua: RL= 1737 km) 
 
(A) 5,21 x 10
8
 J 
(B) 6,73 x 10
6
 J 
(C) 5,21 x 10
7
 J 
(D) 6,73 x 10
8
 J 
(E) 3,25 x 10
6
 J 
 
 
12. Estrelas de neutrons possuem aproximadamente a mesma massa que o Sol, porém um diâmetro muito menor 
do que o deste. Considere uma pessoa cujo peso na Terra seja 675 N. Que massa um objeto deve ter para que seu 
peso na Terra seja igual ao peso da pessoa na superfície de uma estrela de neutrons? Considere uma estrela de 
neutrons com a mesma massa do sol e um diâmetro de 20,0 km. (Uma tonelada são 1000kg). (Dado: Massa do 
Sol: MS = 1,99 x 10
30
 kg) 
 
(A) 6,89 x 10
-2
 ton 
(B) 4,75 x 10
7
 ton 
(C) 7,21 x 10
8
 ton 
(D) 8,21 x 10
-2
 ton 
(E) 9,33 x 10
9
 ton 
 
 
13. A velocidade de um cometa em órbita elíptica em torno do Sol 
 
(A) diminui enquanto se afasta do Sol. 
(B) é constante. 
(C) é maior quando mais afastado do Sol. 
(D) é uma função senoidal do tempo. 
(E) é igual a L /(mr), onde L é seu momento angular, m sua massa, e r sua distância ao Sol. 
 
 
14. O deslocamento de um objeto oscilando em movimento harmônico simples é descrito pela equação 
 x(t) = xmcos(t + ). Se x(0)=0 e v(0) é negativo, então a constante de fase  é 
 
(A) 0 
(B) /2 rd 
(C)  rd 
(D) 3/2 rd 
(E) 2 rd 
 
 
15. Um movimento harmônico simples de um objeto é descrito pelo gráfico mostrado na figura abaixo. Qual é a 
equação da posição x(t) do objeto em função do tempo t ? 
 
 
(A) x(t) = (4,0 m)sin[(2π/8,0 s)t - 2π/3,0 rd] 
(B)x(t) = (8,0 m)cos[(2π/8,0 s)t + 2π/3,0 rd] 
(C) x(t) = (4,0 m)cos[(2π/8,0 s)t + π/3,0 rd] 
(D) x(t) = (4,0 m)cos[(2π/8,0 s)t - π/3,0 rd] 
(E) x(t) = (8,0 m)cos[(2π/8,0 s)t - π/3,0 rd] 
 
 
16. O comprimento de um fio de pêndulo simples aumenta ligeiramente quando há um aumento na temperatura. 
Os ponteiros de um relógio de parede avançam devido ao movimento oscilatório do pêndulo. Supondo que os 
ponteiros executam um movimento harmônico simples, podemos então dizer que em dias mais quentes, 
 
(A) o relógio marcará a hora corretamente pois a massa não muda. 
(B) o relógio irá adiantar. 
(C) o relógio irá atrasar. 
(D) temos que saber a massa do pêndulo para poder responder. 
(E) o relógio marcará a hora corretamente pois a amplitude da oscilação não muda. 
 
 
 
 
 
 
 
17. Uma mola se distende de 3,90 cm quando uma massa de 10,0 g é pendurada nela. Quando uma massa de 
25,0 g é presa a ela, e realiza um movimento harmônico simples, qual o período deste movimento? 
 
(A) 0,557s 
(B) 8,71s 
(C) 10,0s 
(D) 1,52s 
(E) 0,627s 
 
 
18. Dois pêndulos simples, A e B, possuem comprimentos LA e LB e massas mA e mB, respectivamente. Ambos 
executam um movimento harmônico simples. Se o período do pêndulo A é o dobro do período do pêndulo B, 
podemos afirmar que 
 
(A) LA = 2LB e mA = 2mB 
(B) LA = 4LB e mA = mB 
(C) LA = 4LB para qualquer que seja a razão mA/mB 
(D) LA = √2LB para qualquer que seja a razão mA/mB 
(E) LB = 4LA para qualquer que seja a razão mA/mB 
 
 
19. Um bloco de massa M está sobre uma superfície horizontal e sem atrito e preso a uma mola ideal de 
constante elástica k. O bloco é puxado até distender a mola de um comprimento x e em seguida abandonado do 
repouso. Qual das afirmativas é correta sobre o movimento harmônico simples que o sistema {bloco+mola} 
executa? 
 
(A) O período do movimento é diretamente proporcional à distância x. 
(B) O período do movimento depende apenas da constante elástica k. 
(C) O período é o intervalo de tempo para o bloco percorrer a distância 2x. 
(D) A aceleração máxima do bloco é inversamente proporcional a M. 
(E) A energia cinética do bloco ao passar pela posição de equilíbrio é diretamente proporcional a x
2
. 
 
 
 
20. Uma partícula está em movimento harmônico simples com período T. No instante t = 0, a partícula passa pela 
posição de equilíbrio. Em qual dos instantes abaixo a partícula estará mais afastada da posição de equilíbrio? 
 
 
(A) t = 0,50 T (B) t = 0,70 T (C) t = T (D) t = 1,4 T (E) t = 1,5 T