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2a prova de F 128 – Diurno 19/05/2014 Nome:____________________________________RA:______________Turma:____ Esta prova contém 14 questões de múltipla escolha e 1 questão discursiva. Não esqueça de passar as respostas das questões de múltipla escolha para o cartão de respostas. Obs: Na solução desta prova, considere g = 10 m/s2 quando necessário. 1. Durante a Guerra do Golfo, o Iraque foi acusado de estar desenvolvendo uma “super arma” que consistia basicamente de um canhão composto, entre outras, de um cano de 70 metros de comprimento, a partir do qual seria possível lançar grandes explosivos a distâncias de várias centenas de milhas. Recorde-se que na Primeira Guerra Mundial, a Alemanha também utilizou um canhão de cano longo, conhecido como “Grande Bertha”, que era capaz de lançar explosivos a uma distância de 30 milhas. Qual é a razão para se utilizar canos longos nestes canhões? a) Para permitir que a força de expansão dos gases, proveniente da explosão da pólvora dentro do canhão, possa agir por um tempo maior. b) Para reduzir a força exercida sobre o projétil devido à expansão dos gases proveniente da explosão da pólvora dentro do canhão. c) Para se obter uma melhor relação entre a energia cinética e a energia potencial. d) Para aumentar a força exercida sobre o projétil devido à expansão dos gases proveniente da explosão da pólvora dentro do canhão. e) Para reduzir perdas devido ao atrito. 2. Na figura abaixo, várias massas (em quilogramas) es- tão localizadas nas posições mostradas no gráfico. O centro de massa deste sistema é: a) xCM=5/4 m, yCM=1/2m b) xCM=3/4m, yCM=5/8m c) xCM=1/2m, yCM=1/4m d) xCM=1m, yCM=1/2m e) xCM=5/8m, yCM=3/4m 3. Uma bola é solta de uma certa altura e está sujeita a força de arrasto devido à resistência do ar, além da força peso. Qual dos seguintes gráficos melhor representa a velocidade da bola em função do tempo, durante o seu vôo e portanto antes de encostar no chão? 4. Uma caixa se encontra em um plano inclinado sem deslizar. A medida que o ângulo do plano (medido a partir da horizontal) aumenta, e considerando que a caixa segue sem deslizar, a força de atrito: a) aumenta linearmente com o ângulo. b) diminui linearmente com o ângulo. c) não muda. d) diminui não linearmente com o ângulo. e) aumenta não linearmente com o ângulo. 5. Um carro viaja a 20 m/s descrevendo uma curva de 80 m de raio, com os pneus na iminência de escorregar. Qual é a máxima velocidade possível deste carro para que faça uma curva de raio 320 m sem sair da pista? (Suponha que o mesmo coeficiente de atrito entre os pneus do carro e a superfície da estrada) a) 20 m/s b) 40 m/s c) 80 m/s d) 160 m/s e) nenhuma das alternativas anteriores 2a prova de F 128 – Diurno 6. Um avião está viajando a 200 m/s e percorre um arco de uma circunferência vertical de raio R, como mostrado na figura. Na parte superior do seu caminho, os passageiros experimentam a sensação de “ausência de peso". Qual é o valor de R? a) 200 m b) 1000 m c) 2000 m d) 4000 m e) 40000 m 7. Um elevador de massa 1000 kg está descendo de modo uniformemente desacelerado até parar numa distância de 8 m a partir do início do movimento, como detalhado na Figura abaixo. A tensão no cabo que sustenta o elevador é constante igual a 11.000 N. A velocidade do elevador no início da descida de 8 m é: a) 4 m/s b) 10 m/s c) 13 m/s d) 16 m/s e) 21 m/s 8. Uma bola de 60,0 kg de argila é lançada verticalmente no ar com uma velocidade inicial de 4,60 m/s. Ignorando a resistência do ar, qual é, aproximadamente, a mudança na sua energia potencial quando atinge seu ponto mais alto? a) 0 J b) 45 J c) 280 J d) 635 J e) 2700 9. Uma partícula está sob a influência de um potencial unidimensional mostrado na figura. A afirmação incorreta que corresponde a partícula com energia mecânica E mostrada na figura é: a) posição xa é um ponto de retorno; b) a energia cinética em xb é maxima; c) a energia cinética em xc é nula; d) a força na posição xb, originada deste potencial, é nula; e) ela pode movimentar-se entre xa e xd. 10. Duas pessoas de mesma massa, chamados João e Lúcio, correm até o topo de uma montanha. João faz a corrida em 40 minutos enquanto Lúcio a faz em 20 minutos. Podemos dizer sobre o trabalho realizado e a potência desenvolvidas pelas pessoas: a) João realiza o mesmo trabalho que Lúcio e desenvolve o dobro de potência que Lúcio; b) João realiza o mesmo trabalho que Lúcio e desenvolve a metade da potência que Lúcio; c) João realiza a metade do trabalho de Lúcio e desenvolve a mesma potência que Lúcio; d) João realiza o dobro do trabalho que Lúcio e desenvolve a metade de potência que Lúcio; e) João realiza o mesmo trabalho de Lúcio e desenvolve a mesma potência que Lúcio. 2a prova de F 128 – Diurno 11. Os gráficos abaixo estão todos desenhados na mesma escala, e representam a força resultante F como uma função do deslocamento x para um objeto que se move ao longo de uma linha reta. Qual destes gráficos representam a força que irá causar a maior variação de energia cinética do objeto entre x=0 até x=x1 ? 12. Um pêndulo de prumo de massa m cujo fio tem comprimento L é puxado para o lado até que o cabo faça um ângulo θ com a vertical, como mostrado na figura. A variação na energia potencial do pêndulo durante este deslocamento é: a) mgL(1-cosθ ) b) mgL(1-senθ ) c) mgL senθ d) mgL cosθ e) 2mgL(1-senθ ) 13. Uma força variável tem a seguinte formula analítica F = bx2. Qual é o trabalho feito por esta força quando ela atua sobre uma distância que vai de x = 0 até x = h? Considere que b é uma constante e tem unidades de N/m2. a) bh b) bh3/3 c) 0 d) bh2 e) bh/2 14. A função da energia potencial para uma partícula que movendo-se em uma dimensão é onde a = 2,20 nm e k é uma constante. Para qual valor de x existe um ponto de equilíbrio estável? a) 3,56 nm b) 2,20 nm c) 1,92 nm d) 3,13 nm e) 3,11 nm 2a prova de F 128 – Diurno Questão discursiva (3 pontos): A energia potencial de um corpo de 4 kg é dada por U(x)=3x2-x3 para x ≤ 3 m, com U em joules e x em metros. a) Quais as posições de equilíbrio do corpo? b) Faça um gráfico de U contra x. c) Discuta a estabilidade do equilíbrio nos pontos determinados em a). d) Se a energia total da partícula é de 12 J qual a sua velocidade em x=2m? a) b) alguns pontos x muito grande: U ~ - x3 → U(x)>0 para x<0 → U(x)<0 para x>0 U(x=0) = 0 J (mínimo) U(x=2) = 4 J (máximo) c) Como x=0 m determina um mínimo, o equilíbrio é estável. Como x=2m determina um máximo, o equilíbrio é instável. d) logo
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