P2 Física I (Prova) (2014.1)

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Engenharias (Ciclo Básico)
Física 1
(2014/1)
Prova 2
NOME DO ALUNO:
No¯ DE ORDEM: No¯ DE REGISTRO:
1a¯ Q
2a¯ Q
3a¯ Q
4a¯ Q
Nota
Questão 1 (2,5 pontos)
Um estudante aplica uma dada força de intensidade F = |~F | sobre um livro de física (de peso conhecido P = |~P |)
com o fim de mantê-lo em repouso contra a parede. Considere que a força aplicada ~F tem direção perpendicular à
parede, e que o coeficiente de atrito estático (entre a capa do livro e a parede) vale µ. (a) Escreva as equações de
Newton, e esboce o diagrama de forças. (b) Calcule o valor mínimo da intensidade da força para que o livro não
deslize, e mostre que a razão entre esta força mínima e a força peso do livro vale Fmín/P = 1/µ. Interprete a física
contida nesse resultado.
Questão 2 (2,5 pontos)
Uma criança está tentando atirar uma bola de gude de massa m, a fim
de atingir o centro de uma pequena caixa com uma “pistola de mola”. A
pistola está fixada sobre uma mesa e dispara a bolinha horizontalmente
a partir da extremidade da mesa. A aresta da mesa esta uma altura
h acima do topo da caixa (a altura da caixa é insignificantemente
pequena). O centro da caixa está a uma distância horizontal d da mesa,
e a mola tem uma constante elástica k.
(a) Explique o porquê de a energia mecânica ser conservada nesse
problema. Mostre que a velocidade da bola logo após acabar o contato
com a mola depende linearmente do comprimento x. (b) Calcule o
comprimento x da mola quando comprimida que é necessário para
permtir que a bola caia no centro da caixa. Expresse x em termos das
quantidades que você precisar (m, k, g, h, e d).
Questão 3 (2,5 pontos)
Uma rã está parada numa das extremidades de uma tábua (homogênea) de madeira de comprimento 1,0m que
repousa sobre uma lagoa da região de Macaé. De súbito, a rã salta para a extremidade oposta da tábua, que torna
a ficar em repouso novamente em relação à superfície da lagoa. Considere desprezível o atrito entre a tábua e a
superfície da lagoa, e que a massa da tábua é dezenove vezes maior que a massa da rã. (a) Determine a posição do
centro de massa da rã e da tábua antes do salto, xcm(i), em relação a posição do centro da tábua. Por que as
posições antes xcm(i) e depois xcm(f) do salto devem ser iguais? (b) Calcule o deslocamento horizontal da tábua
devido ao salto da rã.
Questão 4 (2,5 pontos)
Um bloco de 2 kg movia-se para a direita, com velocidade de 6m/s, até colidir de forma perfeitamente elástica
com outro bloco, situado à direira do primeiro, com massa de 4 kg e velocidade original de 3m/s, também para a
direita. O movimento ocorre em uma dimensão.
Encontre as velocidades finais dos blocos a) no referencial do “laboratório” e b) no referencial do centro de massa
do sistema.