Física - Ensino Médio - Colisão - Exercícios com gabarito

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Lista de exercícios 
 
Energia mecânica 
1. O salto com vara é, sem dúvida, uma das disciplinas mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o 
atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Yelena Isinbayeva (russa),é uma 
saltadora de vara, atual recordista mundial com a marca de 5,06 metros,obtida em 28 de agosto de 2009 
em Zurique, o seu décimo - sexto recorde mundial outdoor na prova. As figuras abaixo representam a 
atleta durante um salto com vara, em três instantes distintos. 
 
 I II III 
Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e 
III, respectivamente. 
a) cinética · cinética e gravitacional · cinética e gravitacional 
b) cinética e elástica · cinética, gravitacional e elástica · cinética e gravitacional 
c) cinética · cinética, gravitacional e elástica · cinética e gravitacional 
d)cinética e elástica · cinética e elástica · gravitacional 
e)cinética e elástica · cinética e gravitacional · gravitacional 
Gab: C 
 
2. Um corpo de massa 2 kg é abandonado, verticalmente, a partir do repouso de uma altura de 45 m em 
relação ao solo. Determine a velocidade do corpo quando atinge o solo. Dado g = 10 m/s². Despreze 
atritos e resistência do ar. 
 
3. Um carrinho percorre a pista, sem atrito, esquematizada abaixo. 
 
 
 
(Dado g = 10 m/s²) A mínima velocidade escalar em v, em m/s, que o carrinho deve ter em A para 
conseguir chegar em a D deve ser maior que: 
 
a)12 b)10 c) 8,0 d) 6,0 e)4,0 
 
4. (UFPE ) Um bloco de massa m = 0,1 kg comprime uma mola ideal, de constante elástica k = 100 N/m, 
de 0,2 m (ver figura). Quando a mola é liberada, o bloco é lançado ao longo de uma pista . Calcule a 
velocidade do bloco, em m/s, quando ele atinge a altura h = 1,2 m. Despreze atritos e resistência do ar. 
 
R: V = 4m/s 
 
 
 
 
5. Uma esfera movimenta-se num plano subindo em seguida uma rampa, conforme a figura. Com qual 
velocidade a esfera deve passar pelo ponto A para chegar a B com velocidade de 4 m/s? Sabe-se que no 
percurso AB houve uma perda de energia mecânica de 20% (Dados: h=3,2m; g=10m/s²). 
 
 
 
6. Uma menina desce, a partir do repouso, o “Toboágua Insano”, com aproximadamente 40 metros de 
altura, e mergulha numa piscina instalada em sua base. Usando g = 10 m/s 2 e supondo que o atrito ao 
longo do percurso dissipe 28% da energia mecânica, calcule a velocidade da menina na base do 
Toboágua. 
 
Indique o valor correto numa das alternativas a seguir: 
A) 86,4 km/h B) 70,2 km/h C) 62,5 km/h D) 90,0 km/h E) 100 km/h 
R:A 
 
Impulso e Quantidade de movimento 
7.O air-bag, equipamento utilizado em veículos para aumentar a segurança dos seus ocupantes em uma 
colisão, é constituído por um saco de material plástico que se infla rapidamente quando ocorre uma 
desaceleração violenta do veículo, interpondo-se entre o motorista, ou o passageiro, e a estrutura do 
veículo. Consideremos, por exemplo, as colisões frontais de dois veículos iguais, a uma mesma 
velocidade, contra um mesmo obstáculo rígido, um com air-bag e outro sem air-bag, e com motoristas de 
mesma massa. Os dois motoristas sofrerão, durante a colisão, a mesma variação de velocidade e a 
mesma variação da quantidade de movimento. Entretanto, a colisão do motorista contra o air-bag tem 
uma duração maior do que a colisão do motorista diretamente contra a estrutura do veículo. De forma 
simples, o air-bag aumenta o tempo de colisão do motorista do veículo, isto é, o intervalo de tempo 
transcorrido desde o instante imediatamente antes da colisão até a sua completa imobilização. Em 
conseqüência, a força média exercida sobre o motorista no veículo com air-bag é muito menor, durante a 
colisão. 
 
Considerando o texto acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 
01. A colisão do motorista contra o air-bag tem uma duração maior do que a colisão do motorista 
diretamente contra a estrutura do veículo. 
02. A variação da quantidade de movimento do motorista do veículo é a mesma, em uma colisão, 
com ou sem a proteção do air-bag. 
04. O impulso exercido pela estrutura do veículo sobre o motorista é igual à variação da 
quantidade de movimento do motorista. 
08. O impulso exercido sobre o motorista é o mesmo, em uma colisão, com air-bag ou sem air-bag. 
16. A variação da quantidade de movimento do motorista é igual à variação da quantidade de 
movimento do veículo. 
32. A grande vantagem do air-bag é aumentar o tempo de colisão e, assim, diminuir a força média 
atuante sobre o motorista. 
 Gab: 01;02;04;08;32. 
8. (UFPI 08) Quando um ovo cai de certa altura em um piso de cerâmica vitrificada, ele quebra, mas 
quando cai da mesma altura em um tapete macio e espesso, ele não quebra. Assinale a alternativa que dá a 
explicação correta para esse fato. 
A) O tempo de interação do choque é maior quando o ovo cai no piso de cerâmica vitrificada. 
B) O tempo de interação do choque é maior quando o ovo cai no tapete macio e espesso. 
C) A força média sobre o ovo é a mesma nos dois choques. 
D) A variação da quantidade de movimento do ovo é maior quando ele cai no piso de cerâmica 
vitrificada. 
E) A variação da quantidade de movimento do ovo é maior quando ele cai no tapete macio e espesso. 
R: B 
9. (UFPE 09) A aplicação da chamada “lei seca” diminuiu significativamente o percentual de acidentes 
de trânsito em todo o país. Tentando chamar a atenção dos seus alunos para as conseqüências dos 
acidentes de trânsito, um professor de Física solicitou que considerassem um automóvel de massa 1000 
kg e velocidade igual a 54 km/h, colidindo com uma parede rígida. Supondo que ele atinge o repouso em 
um intervalo de tempo de 0,50 s, determine a força média que a parede exerce sobre o automóvel durante 
a colisão. 
A) 3,0 × 104 N 
B) 4,0 × 104 N 
C) 5,0 × 104 N 
D) 1,0 × 104 N 
E) 2,0 × 104 N 
 
R:A 
 
10. (UFPE 2006) Dois blocos A e B, de massas mA = 0,2 kg e mB = 0,8 kg, respectivamente, estão presos 
por um fio, com uma mola ideal comprimida de 10cm, entre eles. Os blocos estão inicialmente em 
repouso, sobre uma superfície horizontal e lisa. Em um dado instante, o fio se rompe liberando os blocos 
com velocidades vA e vB, respectivamente. Calcule a razão vA/vB entre os módulos das velocidades e a 
constante elástica da mola sabendo-se que a velocidade do corpo A depois que o fio é cortado vale 4 m/s. 
 
 
 
R: vA/vB = 4 e K = 400 N/m 
 
 
11 - (Uerj-RJ) 
Um homem de 70 kg corre ao encontro de um carrinho de 30 kg, que se desloca livremente. Para um 
observador fixo no solo, o homem se desloca a 3,0 m/s e o carrinho a 1,0 m/s, no mesmo sentido. 
Após alcançar o carrinho, o homem salta para cima dele, passando ambos a se deslocar, segundo o 
mesmo observador, com velocidade estimada de: 
a) 1,2 m/s b)2,4 m/s c) 3,6 m/s d) 4,8 m/s 
12 - (Unifor CE/Janeiro) 
Um caixote de massa 2,0kg, aberto em sua parte superior, desloca-se com velocidade constante de 
0,40m/s sobre um plano horizontal sem atrito. Começa, então, a chover intensamente na vertical. 
Quando o caixote tiver armazenado 2,0kg de água, sua velocidade será, em m/s, 
a) 0,80 b) 0,40 c) 0,20 d) 0,10 e) 0,05 
Gab: C 
 
13 - (Unifor CE/Janeiro) 
Uma caixa de madeira, de massa 2,0kg,move-se numa superfície horizontal sem atrito, com 
velocidade escalar constante de 10m/s. Num dado instante ela colide com outra caixa, de massa 
3,0kg, que estava parada, passando a moverem-se juntas, unidas por um encaixe. A velocidade do 
conjunto, após a colisão, em m/s, vale 
a) 5,0 b)4,3 c)4,0 d)3,3 e) 2,8 
Gab: C 
CHOQUES MECÂNICOS 
 
14.Um peixe de 6 kg, nadando com velocidade de 2,0 m/s, no sentido indicado pela figura, engole um 
peixe de 2 kg, que estava em repouso, e continua nadando no mesmo sentido. 
 
 
A velocidade, em m/s, do peixe imediatamente após a ingestão, é igual a ? 
 Gab: 1,5 m/s 
 
 
 
 
15.A figura mostra uma pessoa com massa de 60 kg que desliza, sem atrito, do alto de um tobogã de 7,2 
m de altura (ponto A), acoplando-se a um carrinho com massa de 120 kg, que se encontra em repouso no 
ponto B. A partir desse instante, a pessoa e o carrinho movem-se juntos na água, até parar. A aceleração 
gravitacional local é 10 m/s2. 
 
a) A velocidade da pessoa, imediatamente antes do acoplamento vale? 
a) 6m/s b)8m/s c) 10m/s d) 12m/s e) 14m/s 
 
b) A velocidade do conjunto pessoa-carrinho, imediatamente após o acoplamento vale? 
 
a) 6m/s b)8m/s c) 10m/s d) 12m/s e) 14m/s 
 
 
 
 
 
16. Para demonstrar a aplicação das leis de conservação da energia e da quantidade de movimento, um 
professor realizou o experimento ilustrado nas Figuras 1 e 2, abaixo. 
 
 
Inicialmente, ele fez colidir um carrinho de massa igual a 1,0 kg, com velocidade de 2,0 m/s, com outro 
de igual massa, porém em repouso, conforme ilustrado na Figura 1. No segundo carrinho, existia uma 
cera adesiva de massa desprezível. Após a colisão, os dois carrinhos se mantiveram unidos, deslocando-se 
com velocidade igual a 1,0 m/s, conforme ilustrado na Figura 2. Considerando-se que a quantidade de 
movimento e a energia cinética iniciais do sistema eram, respectivamente, 2,0 kg.m/s e 2,0 J, pode-se 
afirmar que, após a colisão, 
A) nem a quantidade de movimento do sistema nem sua energia cinética foram conservadas. 
B) tanto a quantidade de movimento do sistema quanto sua energia cinética foram conservadas. 
C) a quantidade de movimento do sistema foi conservada, porém a sua energia cinética não foi 
conservada. 
D) a quantidade de movimento do sistema não foi conservada, porém a sua energia cinética foi 
conservada. 
 
 
 
 
17. Numa montanha russa, um carrinho de massa 20,0 kg inicia o movimento a partir do repouso em um 
ponto A que está a uma altura hA = 5,00 m como mostra a figura. O carrinho move-se nos trilhos da 
montanha russa e, no ponto B, a uma altura hB = 3,75 m, colide e engata-se a um vagão de massa 80,0 kg 
que se encontrava parado. O vagão e o carrinho então passam a mover-se juntos com a mesma velocidade 
de módulo vf. Admitindo serem desprezíveis as forças dissipativas nos movimentos do carrinho e do 
vagão, calcule: 
 
 a) O módulo da velocidade do carrinho no ponto B. 
b) O módulo da velocidade vf do conjunto formado pelo vagão e o carrinho. 
R: a)5 m/s b) 1,0 m/s 
 
Estática de corpo extenso 
18. A figura mostra um móbile constituído por duas barras de massas desprezíveis que sustentam 
os corpos A, B e C por fios ideais. Sendo a massa do corpo A 45 g, a massa do corpo C, que 
mantém o conjunto em equilíbrio na posição indicada, deve ser igual a: 
 
a) 10 g. b) 20 g. c) 30 g. d) 40 g. e) 50 g. 
19. Dois blocos de massa M1 = 6,0 kg e M2 = 0,40 kg estão suspensos, por fios de massas desprezíveis, 
nas extremidades de uma haste homogênea e horizontal. O conjunto está em equilíbrio estático apoiado 
sobre um suporte em forma de cunha, como ilustrado na figura. As marcas na haste indicam segmentos de 
mesmo comprimento. 
 
 
a) Calcule a massa da haste. 
b) Calcule a força que o suporte exerce sobre a haste, considerando a aceleração da gravidade local g =10 
m/s2. 
Gab: a)2kg; b)84N 
 
 
 
 
 
 
 
 
20. Para demonstrar as condições de equilíbrio de um corpo extenso, foi montado o experimento na figura 
1, em que uma régua, graduada de A a M, permanece em equilíbrio horizontal, apoiada no pino de uma 
haste vertical. Um corpo de massa 60g é colocado no ponto A e um corpo de massa 40g é colocado no 
ponto I, conforme ilustrado na figura 2. 
 
 
Para que a régua permaneça em equilíbrio horizontal, a massa, em gramas, do corpo que deve ser 
colocado no ponto K, é de: 
a) 90 b) 70 c) 40 d) 20 
Gab: b 
21. (Mackenzie-SP) A figura mostra um móbile constituído por duas barras de massas desprezíveis que sustentam os 
corpos A, B e C por fios ideais. Sendo a massa do corpo A 45 g, a massa do corpo C, que mantém o conjunto em 
equilíbrio na posição indicada, deve ser igual a: 
 
a) 10 g. b) 20 g. c) 30 g. d) 40 g. e) 50 g. 
Gab: d 
 
22. Duas crianças estão em um parque de diversões em um brinquedo conhecido como gangorra, isto é, 
uma prancha de madeira apoiada em seu centro de massa, conforme ilustrado na figura. Quando a criança 
B se posiciona a uma distância x do ponto de apoio e a outra criança A à distância x/2 do lado oposto, a 
prancha permanece em equilíbrio. 
 
 
 
Nessas circunstâncias, assinale a alternativa correta. 
a) O peso da criança B é a metade do peso da criança A. 
b) O peso da criança B é igual ao peso da criança A. 
c) O peso da criança B é o dobro do peso da criança A. 
d) A soma dos momentos das forças é diferente de zero. 
e) A força que o apoio exerce sobre a prancha é em módulo menor que a soma dos pesos das crianças.