P1 Física I (Prova) (2013.1)

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UFRJ
– Campus Macaé –
Prova 1 – Física 1
Primeiro semestre de 2013
1a¯ Q
2a¯ Q
3a¯ Q
4a¯ Q
Nota
Nome: DRE:
Somente os itens que estiverem justificados serão contabilizados.
Questão 1 (2,5 pontos)
Um estudante está sentado sobre uma plataforma a uma distância h acima do solo. Ele lança um grande
rojão horizontalmente com uma velocidade v. Entretanto, um vento que sopra paralelamente ao solo dá
ao artefato uma aceleração horizontal constante com módulo a. Isso faz com que o artefato caia no chão
diretamente sob o estudante.
(a) Determine a altura h em termos de v, a e g.
(b) Calcule a máxima distância horizontal percorrida pelo rojão em termos de v, a e g.
Despreze o efeito da resistência do ar sobre o movimento vertical.
Questão 2 (2,5 pontos)
Em um movimento de um pêndulo cônico, são conhecidos o raio R do movimento circular uniforme da
partícula e a altura h do ponto de suspensão em relação ao plano do movimento, conforme mostra a figura
abaixo.
h
R
Usando como dados R, h e o módulo g da aceleração da gravidade, calcule:
(a) O módulo v = |~v| da velocidade da partícula.
(b) O período T associado ao movimento circular uniforme do pêndulo.
Questão 3 (2,5 pontos)
Um pequeno bloco de massa m é colocado sobre um outro bloco de massa M . Admita que não há atrito
entre o bloco de massa M e o piso, e que o coeficiente de atrito estático entre os blocos vale µ.
M
m
~F
(a) Calcule o módulo da força máxima ~F que, aplicada ao bloco de baixo, movimenta os blocos sem que
estes se desloquem relativamente um ao outro.
(b) Determine a aceleração do sistema quando a força máxima é aplicada.
Questão 4 (2,5 pontos)
Uma haste rígida de massa desprezível e comprimento L possui uma bola de massa m presa a uma das
extremidades, conforme mostra a figura abaixo. A outra extremidade está presa a um eixo O, de tal forma
que a bola pode se mover em uma circunferência vertical. Admita que não existe atrito no eixo.
L
OA
B
C
D
~v0
A bola é lançada para baixo a partir da posição horizontal A com velocidade v0 e chega exatamente ao
ponto D antes de parar.
(a) Determine o valor do módulo do vetor velocidade v0 em termos de L, m, e g.
(b) Calcule a tensão na haste quando bola passa pelo ponto B.