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Gabarito Comentado Prof Renato Brito Gabarito Comentado Exercícios de Casa Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br Capítulo 1 - Vetores 1) a) 2 , b) 2 , c) 4, d) 2 2) D 3) B 4) C 5) a) 3a, b) 2a, c) nula 6) B 7) B 8) é só decompor , s = 16, d = 12 9) B 10) a) 2, b) 2 3 , c) nulo, d) 2 2 11) a) 5 b) 13 12) a) N = P. cos = 160N b) Fat = P. sen = 120N 13) 60° 14) a) 5 , b) 6 15) a) 5 , b) 6 16) 5 m/s 17) b) 10, c) 10 2 18) a) 5 , b) 5, c) 5 19) D 20) D 21) B Capítulo 2 - De Aristóteles A Galileu - Gostaria de assistir a essa aula novamente na íntegra ? Acesse o nosso site www.fisicaju.com.br/resolucoes 1) a) equilíbrio b) MRU, equilíbrio c) não equilíbrio d) equilíbrio e) não equilíbrio f) MRU, equilíbrio g) actp, não equilíbrio h) não equilíbrio i) força peso, não equilíbrio j) actp, não equilíbrio k) velocidade escalar constante significa |v| = constante mas, e quanto à direção da velocidade ? Não temos certeza se é um MRU ou não. Falso. l) uniforme e retilíneo ? ou curvilíneo ? Nada se pode afirmar m) MRU ou não ? Falso. n) equilíbrio o) MRU, equilíbrio. 2) Não, visto que a velocidade (grandeza vetorial) não é constante durante o movimento. Afinal, a direção da velocidade está sempre variando durante qualquer movimento não retilíneo e toda variação de velocidade implica uma aceleração. A aceleração centrípeta (grandeza vetorial) também varia durante todo o MCU, visto que sua direção vai se adaptando, em cada ponto da trajetória, de forma a sempre apontar para o centro da curva. 3) Durante a oscilação do pêndulo, ele nunca estará em equilíbrio, pois a resultante entre as duas únicas forças que agem sobre o corpo ( a tração T e o peso P) nunca será nula. Afinal, em nenhum momento essas forças terão a mesma direção, o mesmo valor e sentidos contrários. Mesmo no ponto mais baixo da oscilação, onde elas têm a mesma direção e sentidos contrários, tem-se T > P, já que a resultante delas é centrípeta naquele ponto. Para estar em repouso, sua velocidade precisa ser nula, o que ocorre nos dois extremos da oscilação. Nesses pontos, o corpo encontra-se momentaneamente em repouso (V=0), embora não esteja em equilíbrio ( FR 0). 4) a) Não, pois trata-se de um repouso apenas momentâneo, a caixa parou apenas para inverter o sentido do movimento, portanto ela não está em equilíbrio. b) sim, ela está momentaneamente em repouso. c) Nesse instante, a força resultante na caixa aponta para cima FR (para que ela volte a subir após parar), portanto temos Fel > P . c) A caixa não tem velocidade (v=0) visto que está parada, mas tem aceleração a para cima, aceleração essa causada pela força resultante FR que aponta para cima. 5) a) sim, o MRU é um dos dois possíveis estados de equilíbrio. b) FR = 0, a caixa move-se em equilíbrio portanto Fat = P.sen = 20 N, adicionalmente tem-se N = P.cos. 6) E 7) a) Não, pois no MCU a direção da velocidade varia durante o movimento, portanto, a velocidade (grandeza vetorial) da criança não é constante. b) sim, visto que se trata de um movimento uniforme. c) Não, visto que a velocidade da criança não é constante. A criança está sujeita a uma força resultante centrípeta responsável pela variação da direção da velocidade em cada instante. 8) Apenas os casos a, b, d, h. 9) a) sim, como por exemplo um corpo em MRU. b) sim, um corpo em repouso momentâneo, como a caixa da questão 4. c) sim, é o caso do repouso permanente experimentado pelo aparelho de ar-condicionado da sua sala de aula. 10) E 11) a) Aristóteles desconhece a inércia. Para ele, a pedra cai verticalmente em relação à terra, à medida que o navio continua se movendo para frente, caindo portanto atrás do mastro. b) Galileu conhece a inércia. Para ele, navio e pedra prosseguem se movendo juntos para a frente horizontalmente para a frente, à medida que a pedra também vai caindo vertical e, portanto, cai no pé do mastro. c) conceito de inércia. 12) A – lei da inércia. A pedra e o carro compartilham a mesma Vx em relação à Terra, por isso, nenhum deles ultrapassa o outro. A pedra cai no mesmo ponto sobre o carro. Pergunta 1: (letra B) nesse caso, a velocidade Vx da caminhote acelerada iria aumentando, mas a Vx da pedra permaneceria constante. A caminhonete acelerada iria deixando a pedra para trás. A pedra iria alcançar a pedra, iria cair atrás dela. Pergunta 2: (letra C) agora seria o contrario. Com o carro freiando, a pedra acabaria era ultrapassando o carro e cairia à frente dele. 13) D 14) a) Somente uma, a força peso; b) A aceleração em cada instante será a da gravidade a = g vertical e para baixo; c) A bola está indo para onde aponta o vetor velocidade, ou seja, para a direita. 15) a) F b) V c) F d)V e) V f) F g) V 16) Resposta da pergunta conceitual: nula, portanto, letra D, viu, Aristóleles ? Não haverá força de atrito entre os blocos, visto que não há tendência de escorregamento relativo entre eles. Os blocos já estão se movendo com a mesma Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 406 velocidade V em relação à terra e, portanto, estão parados entre si, se movem por inércia. MRU é um movimento que se mantém mesmo na ausência de forças. Só haveria atrito se A estivesse acelerada. Adicionalmente, lembre-se que velocidade não é força. 17) Letra A, é zero. Veja a questão anterior. Os blocos se movem juntos por inércia. Nenhum deles tende a escorregar em relação ao outro, ou seja, nenhum deles tende a escorregar em relação ao outro já que nenhum deles está acelerado nem retardado. A força de atrito só atua entre esses dois blocos se eles estiverem se movendo acelerados ou retardados. É pegadinha mesmo a questão, mas com o tempo você vai se acostumar a esse tipo de questão, não tenha medo . Estudaremos ainda muito sobre a força de atrito daqui a dois meses. Vai dar tudo certo, aguarde ! 18) Esquerda (v), retardado (a), direita (FR), aceleração, direita, maior 19) Direita (v), acelerado (a), direita (FR), aceleração, direita, maior 20) a) incompatível, pois FR pra direita implica aceleração pra direita b) compatível c) compatível d) FR = 0, o corpo pode estar em MRU sim – compatível e) incompatível, o corpo está se movendo para aponta a sua velocidade, ou seja, para a direita. f) compatível – o corpo está indo para a direita embora esteja retardando 21) a) V b) F c) F d) V e) V f) V g) V h) F i) F j) V k) F l) F m) V 22) a) V b) V c) NPA d) NPA e) F f) V g) V h) F i) F j) V k) V l) V m) V n) F o) V 23) D, equilíbrio pois as massas são iguais, nenhum blocos tende a acelerar nem para cima nem para baixo, aceleração nula, força resultante nula ( T = m.g). Os blocos podem estar parados ou em MRU. A letra C não tem nada a ver. Em qualquer posição que os blocos forem abandonados em repouso, eles permanecerão em repouso, visto que teremos T = m.g em qualquer um deles, em qualquer posição. 24) Como MA > MB, A tem aceleração para baixo, B tem aceleração para cima, ainda que nada se possa afirmar sobre suas velocidades. O peso do bloco A certamente é maior que a tração no fio 1, visto que A tem aceleração para baixo. Isso independe de A estar subindo V ou descendo V , resposta Letra E 25) a) F b) V c) F d) F e) Ff) F g) V h) V i) F j) F k) F Capítulo 2 – Parte 2 – Galileu e o movimento acelerado (página 49) 1) B, V = d / t = 9 / 1,5 = 6 m/s, sim , só isso !! 2) D, mostre que em 1 minuto de funcionamento o nível da água sobre 60 mm e lembre-se que 1m3 = 1000 litros. 3) E 4) 350 km – dica: calcule durante quanto tempo a abelha permanecerá voando ida e volta, ou seja, calcule o tempo de encontro dos trens. Depois multiplique esse tempo pela velocidade da abelha só isso ! É sério ! Juro 5) E, Teorema de Pitágoras. 6) B 7) C 8) C 9) C 10) Letra A. Atenção, a velocidade média não é a média aritmética das velocidades, exceto no MUV. Essa questão não é um MUV. 11) Letra D. Ignore o tempo de descanso. O veículo andou a primeira metade da distância com velocidade 60 km/h e a 2ª metade da distancia com velocidade 100 km/h. Essa questão é clássica. 12) B 13) C, Torricelli 14) 15s, intuitivo. Lembre-se: o que significa aceleração ? Pense em progressão aritmética. 15) a) sim, qualquer corpo em MRU. b) sim, um corpo lançado verticalmente para cima, ao atingir a altura máxima, tem aceleração a=g, mas sua rapidez é, momentaneamente, nula v = 0. 16) 60 m, veja exemplo resolvido 1 página 36. 17) A, igual à questão anterior. 18) C 19) A 20) Letra E, faça o gráfico do módulo de V em função de t. 21) C, velocidades iguais nesse caso implicam retas tangentes aos gráficos paralelas. 22) letra E, método da gravata. 23) Letra D, método da gravata. 24) Letra C, método da gravata. 25) B, calcule a área sob o gráfico e divida pelo tempo total. 26) a) 3s , b) 125m, c) 8 s 27) D, Torricelli 28) a) 30 m/s, b) 45m , c) 10 m/s 29) Letra C 30) letra A , use 1x, 3x, 5x ...... proporções de galileu ! 31) letra E , use 1x, 3x, 5x ...... proporções de galileu ! 32) A 33) C 34) 0,5 Hz = 0,5 voltas / seg 35) B 36) B 37) E 38) B 39) D 40) A (aproximadamente) , v = 4,8 km/h 41) C 42) 60 m/s, 45 m (sem fórmulas por favor ) 43) 50 m/s, 80 m (dica: ache Vx, depois Vy, depois use pitágoras para achar V) 44) 60 m/s, 120 m 45) 30 m, 6 s 46) E 47) 300 m/s 48) E 49) D 50) a) 45o, b) 40 m, c) 10 m 51) B 52) B 53) C, use a fórmula do alcance dada na questão 50, para alcance máximo use = 45o Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 407 Capítulo 2 – Parte 3 – O conceito de Força (página 74) 1) C 2) A, quem sente a força é o operador, quem faz a força é a corda. 3) C, ação e reação 4) Letra D. Lembre-se que velocidade não é força, e que a força que jogador aplicou na bola, no momento do arremesso, só atua na bola enquanto houver contato entre as mãos e a bola. As mãos do jogador não vão junto com a bola ! 5) Letra D. O dinamômetro é, meramente, um medidor de tração T no fio. Essa tração T é a força que a pessoa aplica à corda e que esta aplica tanto à caixa quanto à pessoa. 6) B, escreva a 2ª Lei de Newton para cada bloco, resolva o sisteminha 2 x 2, ache a tração T no fio, igual à questão 2 de classe página 70. 7) Letra C. Faça H = s = a.t² / 2, use a = 4 m/s2 8) Letra D, faça tabelinha, essa é fácil e intuitiva. 9) Letra D 10) a) T – P = m.a, a = 2 m/s2 , b) ou ele está subindo acelerado v, a ou ele está descendo retardado v, a. Note que o 180 N dado na questão é a tração T no fio. 11) D 12) C 13) a) 0 < t < 0,3 s , subindo acelerado N > P; b) N – P = m.a, onde a = tg no grafico, balança marcará N = 560N. c) sensação de peso normal significa N = P, que ocorre nos intervalos de tempo 0,3 < t < 1,3 s e t > 1,7s ; d) a balança marcará N = P = 400N; e) mais leve, N < P, subindo retardado , 1,3 < t < 1,7 s. f) P – N = m.a, onde a = tg no grafico, balança marcará N = 280N. 14) B 15) A 16) C 17) A 18) A 19) Analise o corpo C, depois o B. Ao final, considere todos como se fossem um corpo só e determine F. Você encontrará a = 40/ 3 m/s2 e F = 800 N. Não arredonde frações calculando na calculadora, ok ? Dá azar ! 20) a = 3 m/s2, T = 45N. (analise a figura olhando a vista lateral do desenho). 21) a) 7,5 m/s2 , b) 25 N 22) 120 N 23) Letra A. Lembre que molas que estejam comprimidas atuam empurrando os corpos em volta dela, ao passo que molas que estejam elongadas atuam puxando os corpos em volta dela. Como a mola dessa questão está comprimida, ela fará na bola uma força para baixo. A velocidade da bola não influencia em nada, apenas indica para onde ela está indo. 24) Letra D. Lembre-se que a marcação da balança é a normal N que ela troca com a caixa. Sobre a caixa atuam a normal N, o seu peso M.g e a força elástica Fel no teto da caixa, que pode apontar para cima ou para baixo, conforme a mola esteja respectivamente comprimida ou elongada. Se a mola estivesse comprimida, teríamos N, M.g e Fel e N + Fel = M.g, portanto N < M.g. Se a mola estivesse deformada, teríamos N, M.g e Fel e N = Fel + M.g, portanto N > M.g. Quando a mola encontra-se em seu comprimento natural, teremos Fel =0 e N = M.g. 25) a) Tanto pode estar indo pra direita v em movimento acelerado a, como indo pra esquerda v em movimento retardado a, b) Só sabemos que a aceleração do vagão, bem como da bola, é para a direita a, mas não temos como tirar conclusões sobre a velocidade, c) a = g.tg = 7,5 m/s2 , d) 50N, e) 2 cm 26) E, F2 F1X = m.a 27) D Capítulo 3 - Atrito 1) 25 N 2) a questão garante que o sistema está em equilíbrio estático, assim, não requer análise. Fat = T = PB = 30 N 3) a questão garante que o sistema está em equilíbrio estático, assim, não requer análise. Fat = 10 N 4) Fat = P.sen = 200. (3/5) = 120 N 5) Letra E, Como PB.sen30 = PA , as caixas não tendem a escorregar em nenhuma direção ou sentido, portanto, Fat = 0. 6) a questão garante que o sistema está em equilíbrio estático, assim, não requer análise. Letra A 7) A, lembre-se que m.g.sen < m.g , ou seja, o bloco sobre a rampa tem a tendência a subir a rampa, portanto recebe Fat ladeira abaixo, na mesma direção e sentido do P.sen. 8) a) 120N, b) 100N, c) Fat = 80N, a = 6 m/s2 9) a) 30N, b) sim, pois se Fat consegue segurar 30N, ela conseguirá segurar 10N, e teremos Fat = 10N, c) 60 N 10) a) não, pois o coeficiente de atrito estático se relaciona com a força de atrito apenas na situação de iminência. Entretanto, sabemos apenas que a caixa está em equilíbrio, mas não sabemos se a força de atrito está no seu limite máximo. b) 4m 11) a) a caixa não escorregará e teremos Fat = P.sen = 240N b) a caixa escorregará e teremos Fat = FatCINETICO = 96N 12) D, analise e conclua que a caixa escorrega. 13) a) caixa não escorregará e T = PB = 20N, b) caixa escorregará, Fat cin = 8N, resolvendo o sistema teremos a = 7,2 m/s2 e T = 22,4 N 14) E 15) a) calcule FatMAX e analise, caixa está em equilíbrio mas fora da iminência, teremos Fat = PB = 200N , b) 280N 16) Zero 17) 0,5 m/s2 , note que N + FY = P. 18) D, analise e resolva o sistema de equações. 19) a) 4 m/s2 , b) 0,4 20) a) 2 m/s2 , b) 0,2 21) D 22) C, igual ao raciocínio da questão 20 de casa. A caixa primeiro vem em MRU com velocidade V = 60 m / 5 s = 12 m/s e, em seguida, entra no trecho com atrito. A partir daí se inicia o MRUV retardado com velocidade inicial Vo = 12 m/s. 23) A 24) E 25) Letra A, o solo aplica sobre a caixa a força de atrito Fat e a normal N , portanto a força (total) que o solo aplica Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 408 sobre a caixa é a resultante(pitagórica) entre N e Fat pegadinha ! Fique atento a esse tipo de questão ! 26) B 27) B 28) a) 2 m/s2 , b) 5 s 29) D 30) D 31) a) II, b) IV 32) C 33) B 34) C 35) A 36) a 25 m/s2 b) F 250N, c) 0,5 37) 24N 38) 48 N 39) 3 m/s2 ( para que nenhuma caixa escorregue, devemos ter a 3 e a 3,5 simultaneamente, portanto, basta termos a 3) 40) E 41) A, coisa que eu morro de falar em sala , concorda ? 42) D 43) 5. 10–5 kg, Equilíbrio (MRU) , K.V = m.g 44) B 45) D, veja questão 18 de Classe - (leia a teoria) 46) A 47) B 48) a) F b) V (atrito viscoso) c) F d) V ( FResist = K.V N) e) F, (somente o Fat cinético e o Fat estático Max são diretamente proporcionais à normal N) f) V g) V h) F i) V j) F, é estático, visto que o pneu rola sem escorregar k) V l) V ( vácuo, sem resistência do ar, vale o raciocínio do Galileu) m) V, veja figura 49a, página 84 n) V o) V p) F (nada a ver, a gravidade existe lá sim e é originada pela massa da lua) q) F , (nada impede) r) F, (na lua tem gravidade ! ) 49) a) Chegarão ao mesmo tempo. b) Não são relevantes. 50) a) Chegarão ao mesmo tempo. b) A bola de ferro chegará primeiro. c) A situação da letra b. 51) E 52) B 53) A Capítulo 4 – Dinâmica do movimento curvilíneo 1) A 2) B 3) C 4) Posição A:[ 5, 2, 3, 1 ] , posição B: [ 5, 3, 3, nula ] 5) a) Posição A, b) 12 m/s2 , c) 6 m/s , d) aumentando de valor, pois a componente tangencial Atg da aceleração está a favor da velocidade. 6) a) 4 m/s, b) 60 N, c) 80 N , d) 100N 7) B 8) TA = 1680N, TB = 940 N, TC = 400N, TD = 20 N 9) a) N – P = m.V2/ R , N = 3500 N , b) N = Papar = m.gapar, assim, teremos gapar = 5.g, = 50 m/s2 . (é por isso que um piloto de caça da AFA passa por um exame físico severo para suportar uma gravidade aparente tão intensa. Apesar de chamarmos de g aparente, o efeito dela para quem está dentro da aeronave é real . 10) D 11) D, FIN – FOUT = N – 0 = m.v2 / R 12) a) N + m.g = m.v2/R, com N = 0, v = 8 m/s b) 3600 N 13) A, igual à questão 7 de classe, quando calculamos NB e ND. 14) B 15) A 16) D 17) A 18) D 19) E 20) TA = 12 N, TD = 140N 21) B 22) D 23) B 24) C 25) Segundo o enunciado: peso aparente = N = m.g / 2 , só que P – N = m.V2 /R. Assim, a correta é letra C 26) D 27) E 28) a) 1200 N, b) 20 m/s 29) 2 m 30) A 31) C 32) P = fat, FIN – FOUT = N – 0 = m.2.R , = 5 rad/s 33) C, apenas tração e peso, nada de inventar uma “força centrípeta” . 34) D, aceleração resultante no MCU é actp, não tem atg. 35) B 36) A 37) B 38) B 39) D, aproximadamente. Mesmas equações da questão 17 de aprendizagem, determine tg e veja como você encontrará a letra D. 40) B 41) T.cos = m.g, T.sen = m.v2/R, v = 10 m/s 42) a) 5 N b) 3/20 rad/s 43) A 44) A 45) T.cos = m.g, T.sen = m.2.R, divida uma pela outra e lembre-se que, pela figura, tg = R / H. Você encontrará que 2.H = g, onde g é constante, portanto 2.H antes é igual a 2.H depois. Assim, letra C. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 409 46) Letra E, na caixa note que T.sen + N = M.g, T.sen = Fat, iminência Fat = .N. No pêndulo cônico vem T.cos = m.g, T.sen = m.2.R, 47) C, lembre-se que movimento uniforme significa apenas módulo que o módulo da velocidade é constante, mas a velocidade pode ser variável (em direção), no caso dos curvilíneos. 48) D , elas variam em direção, são grandezas vetoriais. 49) D 50) E, movimento acelerado é aquele que tem aceleração, quer tangencial, quer centrípeta ou as duas. Acelerar um móvel significa fazer a sua velocidade (grandeza vetorial) variar, quer em direção, quer em sentido, quer em valor. 51) D 52) C Apêndice – Forças Fictícias 1) E 2) C 3) A 4) A) 2,4 m/s2 , T = 57,6 N 5) a) 4,5 m b) a = 9 m/s2 , c) 1 s 6) A 7) C 8) B 9) B 10) E 11) D Capítulo 5 – Trabalho e Energia 1) letra A, a mesma variação de Ecin implica trabalhos iguais. Assim, se as forças são iguais, as distâncias serão iguais. 2) A 3) 4 m/s 4) Letra C, igual à questão 2 de aprendizagem 5) letra C, idem exercício 3 de aprendizagem 6) A 7) letra E, faça o gráfico e calcule a área. Lembre-se que áreas abaixo do gráfico são tomadas negativas, assim, a “área” será numericamente igual a 9 – 1 = 8, use o princípio do trabalho total. 8) Letra B, Lembre-se: Escreva uma ÚNICA equação, não divida a resolução em duas etapas sem necessidade. Princípio do trabalho total: Ttotal = Tpeso + Tnormal + Tfat = EcF – Eci , de onde vem (+mg.H) + ( 0 ) + (–..m.g.D) = 0 – 0, usando o principio da trajetória alternativa. 9) pára no ponto C, use o princípio do trabalho das forças não- conservativas. O trabalho do Fat so levam em conta a distância total percorrida no trecho horizontal visto que as paredes são lisas. 10) Ttotal = Tpeso + Tnormal + Tfat = EcF – Eci (+mg.H) + ( 0 ) + (–..m.g.D) = 0 – m.v2 / 2 resp: letra C 11) 1 m 12) B, veja exercício de aprendizagem 6 13) FNC = EmecF – Emec i TFat + Tnormal = (m.v2 / 2) – (m.g.h) resp: letra C 14) E, use conservação de energia 15) B, 1º passo: ache Vo por conservação de energia, 2º passo diga que Vx = Vo.cos 16) B, use conservação de energia 17) B, use conservação de energia 18) letra D, note que a letra B viola a conservação de energia. 19) 10 m/s, use conservação de energia 20) C 21) B, use conservação de energia 22) a) v = L.g , b) T = 2.mg , c) a = actp = V2/R = g, vertical, apontando para cima (actp). 23) C 24) A 25) calcule V lá em cima por conservação de energia e depois use T + P = m.v2 / R , resp: Letra B 26) B 27) D 28) C 29) D 30) 0,9 m 31) 9,2 m 32) a) 40 m, b) 600 N/m 33) FNC = EmecF – Emec i TFat = m.v2 / 2 – m.g.H = –480 J Resp: –480 J 34) a) –2000 J , b) 0 J pois Ttotal = EcF – Eci 35) D 36) A 37) A 38) B 39) D 40) A 41) C 42) A, lembra da questão 20 de classe, letra B, página 93 ? 43) 0,027 J, passe a massa para kg e a velocidade para m/s e calcule a variação da Ecin sofrida pelo sangue. 44) C, calcule a variação de Ecin de cada objeto, fácil fácil . 45) C, 46) C 47) D 48) 50 litros, pot = m.g.H / t 49) 52 segs 50) E 51) 400 W 52) a) 1200 W, b) 60% 53) a) 2600 N, b) 5200 w 54) C 55) C 56) letra D, note que v = constante, portanto F = 4.P.sen, Potmec = F.v = 4.m.g.sen . v , Potmec = 0,75 .Potelétr , onde Potelétr = U. i. 57) A, visto que ele quer a força feita por CADA MÃO e a pessoa tem duas mãos normalmente. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 410 Capítulo 6 – Sistemas de Partículas 1) B 2) A 3) E 4) E 5) B, veja questão 3 de aprendizagem 6) B 7) B 8) C 9) D 10) VA = 4 m/s , VB = 1 m/s Qdm: Ma.Va = Mb.Vb, Energia: Ma .Va2 / 2 + Mb .Vb2 / 2 = K.X2 / 2 X = 20 cm – 16 cm = 4 cm = 0,04 m 11) 3 m/s 12) C 13) 2,4 kg 14) E 15) D 16) A 17) C, veja questão 12 de aprendizagem 18) A 19) C 20) C 21) D 22) E 23) a) 20 kg , b) 0,6 24) 85 N 25) a) 6 m/s b) 4,8 m/s c) 270 N 26) C, use o teorema do impulso. 27) E 28) 3 m/s ←, 7 m/s → 29) 6 m/s →, 8 m/s → 30) a) ← 2 m/s, → 3 m/s b) → 2 m/s, → 3 m/s c) ← 2 m/s, ← 1 m/s d) 0 m/s , → 4 m/s 31) B 32) A 33) C 34) C 35) bola 80 m/s, caminhão 30 m/s veja teoria, seção 10, página 180 e 181. 36) C 37) a) 4 s, b) 20 m/s, c) 15 m/s 38) B Capítulo 7 – Hidrostática 1) D 2)C 3) A 4) B 5) E 6) a pressão exercida apenas pela água vale .g.h 7) C 8) E 9) D, compare com a coluna que se obteria usando somente mercúrio puro. 10) E 11) A 12) A 13) B 14) 60 cmHg 15) D, P2 = P4 = Pgas , mas P3 =P4 16) B 17) C 18) C 19) D 20) B, lei de stevin 21) A 22) D 23) C 24) C, afinal: EI = P I , E II = PII , EIII = PIII (todos estão em equilíbrio) , porém P I = PII = P III = m.g (massas iguais), portanto, E I = E II = E III. 25) D 26) C, ao invés da torneira ir enchendo o recipiente, imagine que ele estava inicialmente cheio e foi sendo esvaziada por baixo, gradativamente. Em que instante o cubo tocará o fundo do recipiente ? Veja resolução no caderno de resoluções. 27) A 28) E 29) A 30) D 31) C 32) D 33) A 34) 25 N 35) C 36) B 37) C 38) a) 200 kgf, b) 60 kg de óleo, portanto, 75 litros . 39) D – Basta entender o Princípio de Arquimedes – sem matemátiquês ! Veja autoteste 3, página 209, com resolução comentada na página 213. 40) a) 100 + 200 – 16 = 284 kgf b) 20 litros , c) sim d) sim, N + E = P, N + 16 = 200, N = 184 kgf A marcação da balança passou de 100 para 284 kgf, portanto variou exatamente 184 kgf 41) C, essa é legal 42) E 43) A 44) a) 17,6 kgf , 42,4 kgf, b) 60 kgf 45) 82 N 46) B 47) C 48) D 49) E 50) E 51) B 52) B 53) B 54) A densidade do ar acima da caixa vai diminuir quando parte dele vazar. a caixa desce, h1 diminui, h2 aumenta. 55) E 56) B, o gelo subiria, se não fosse a mola, que está impedindo a sua subida, empurrando o gelo para baixo. A mola está, portanto comprimida, inicialmente. Ao final, ela estará relaxada, seu tamanho aumentará 57) h diminui, H constante Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 411 58) h diminui, H diminui 59) h diminui, H constante 60) E, não é incrível ? 61) B. 62) A 63) D 64) C 65) C 66) D 67) A 68) B 69) B 70) A 71) D 72) A 73) D, essa é legal 74) Todas são corretas. Ao contrario dos sólidos e dos líquidos, os gases são compressíveis, portanto, o aumento da pressão sobre o sistema acaba levando à redução do volume do balão de gás no interior do líquido. 75) Apenas 01 e 02 são corretas. Agora a bolinha não é compressível, visto que ela é sólida. Seu volume não muda, mesmo com o aumento da pressão sobre o sistema. 76) a) 4 atm, b) não poderá ultrapassar pois a uma profundidade superior a 30 m seu volume estará menor do que 25% do volume inicial. Capítulo 8 – Estática 1) D 2) B 3) a) NA = 30 N, NB = 1470 N b) 800 N 4) B 5) D 6) B 7) C, (5 kg + 7 kg + 37 + 6,5 + 4 + 6,5)10 = 660 N 8) B Capítulo 9 – Gravitação 1) A 2) C 3) D 4) A 5) C 6) a) F, b) V, c) F, d) V, e) V, f) F 7) A 8) E 9) A 10) a) B, b) B, c) A, d) 135 anos 11) duplica 12) D 13) C 14) Apenas o item f é falso. A rotação que ocorre é do sistema Terra+lua em torno do centro de massa desse sistema, e não, uma mera rotação da Terra em torno do centro dela. 15) A 16) E 17) E Capítulos 10, 11, 12, e 13 - Óptica Geométrica - Quer assistir toda a teoria e as resoluções de todas as questões de classe de novo sobre espelhos planos ? acesse nosso site: www.fisicaju.com.br/resolucoes 1) B 2) C 3) C 4) A 5) E 6) C 7) C 8) D 9) A 10) B 11) B 12) D 13) a) 3 cm, b) 30o 14) Parte1: a) 9m/s b) 3 m/s, Parte 2: C , pois a velocidade com ela se aproxima da sua imagem será 45+45 = 90 cm/s 15) D 16) A 17) B 18) B 19) E 20) a) invertida, b) 7 cm, c) 12 cm 21) E 22) E 23) B 24) B 25) C 26) a) 6 cm b) 3 cm 27) D 28) B 29) D 30) 60º 31) C 32) 45º 33) B 34) C 35) C 36) 6,4 m 37) B 38) 60º 30º = 30º 39) C 40) A 41) X = 400 m, y = 150 m, x + y = 550 m 42) C 43) A 44) D 45) B 46) D 47) C 48) A 49) C 50) 30º 51) B 52) D 53) B 54) D 55) B 56) E Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 412 57) A 58) D 59) B 60) D 61) D 62) B 63) D 64) B 65) B 66) D 67) E 68) B 69) A 70) D 71) C 72) F = 50 cm = +0,5 m, V = +2 di 73) 180 cm 74) 29,5 cm 75) B 76) 7,5 cm 77) B 78) B 79) E 80) C 81) D 82) A 83) C 84) E 85) B 86) E 87) E 88) D 89) A 90) D 91) D 92) D 93) D 94) B 95) a) Pela foto, é um senhor de idade. Tem dificuldade para enxergar de perto, por isso, afasta o livro para ler. Quando a idade avança, a partir dos 40 anos, a hipermetropia passa a ser chamada de presbiopia ou vista cansada. Esse senhor tem presbiopia. Se a foto mostrasse um jovem, diríamos que ele tinha hipermetropia. b) convergente c) + 3 di 96) A 97) A 98) Receita 1: olho direito com 1 grau de miopia, olho esquerdo com 2 graus de hipermetropia, astigmatismo nos dois olhos. Como a parte PARA PERTO (3ª idade) não está preenchida, ele não tem presbiopia. Receita 2: Miopia no olho direito, hipermetropia no olho esquerdo. Astigmatimo apenas no olho esquerdo. Como a parte PARA PERTO (3ª idade) está preenchida, indica que essa pessoa tem presbiopia e precisa de um óculos para ler de perto. Uma alternativa para ele também é a lente bifocal que conseguirá contornar todas as ametropias num única lente. Receita 3: Hipermetropia no olho direito, miopia no olho esquerdo. Não tem astigmatismo (dioptria cilíndrica em branco) nem tem presbiopia (PARA PERTO em branco). Capítulo 14 – Gases e Termodinâmica 1) B 2) A 3) E 4) E 5) A 6) 4,5 atm 7) A 8) C 9) D 10) B 11) C 12) C 13) A 14) A 15) B 16) C, volume ficou 27 vezes maior, raio triplicou. 17) B 18) 19) V T d a Pcd Pab c b Ta Tb 20) B 21) C 22) Vb > Va. O maior coeficiente angular corresponde ao menor volume. 23) Letra D. A reta passa pela origem se T estiver na escala kelvin, mas não passa pela origem se T estiver na escala Celsius ou Fahrenheit, por exemplo. 24) B 25) B 26) D 27) E 28) D 29) B 30) a) massa de uma molécula de gás b) 5,33 x 1023 g c) sim d) sim, visto que a temperatura permanece constante. Podemos ignorar os demais parâmetros e nos concentrar Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 413 apenas na temperatura, quando se trata da energia cinética ec das moléculas dele. e) temperaturas iguais implicam ecin iguais, mas massas diferentes implicam velocidades diferentes, tendo maior velocidade aquela molécula que tiver menor massa, no caso, o hidrogênio . f) 4 vezes maior g) para 600 K h) pra velocidade dobrar, sua ecin terá que quadruplicar, portanto, sua temperatura kelvin ela terá que quadruplicar passando de 300K para 1200 K, mas 1200 K = 927oC, portanto, a temperatura do gás tem que aumentar para 927oC. i) sim, é verdade j) sim, é verdade. k) T = P.V / n.R, com n = m/M TO2 = TN2, UO2 = UN2, ecin O2 = ecin N2 , vO2 < vN2 31) a) recipiente B contendo H2 b) recipiente B contendo H2 c) temperaturas iguais, ecin iguais d) recipiente B contendo H2 32) a) O2 b) O2 c) nada se pode afirmar, pois não sabemos a massa gasosa de cada amostra. 33) E 34) A 35) C 36) D 37) D 38) C 39) E 40) D 41) B 42) B 43) D Efusão é a passagem de um gás através de uma abertura de um orifício. A velocidade de efusão de um gás é diretamente proporcional à sua velocidade quadrática média. Você lembraque, se dois gases estão a uma mesma temperatura, suas moléculas tem energias cinéticas iguais, mas como suas massas moleculares são diferentes, suas velocidades médias são diferentes, tendo maior velocidade aquele que tiver menor massa molecular. Por esse motivo, se tivermos dois gases H2 e He a uma mesma temperatura, as moléculas de H2 terão maior velocidade quadrática média que as moléculas de He e, consequentemente, maior velocidade de efusão. Se ambos estiverem confinados num recipiente podendo sair apenas através de um orifício, a velocidade com que o gás H2 escapará pelo furo (velocidade de efusão) será maior que a velocidade com que o He escapará. Assim, dizemos que o gás de menor massa molecular terá maior velocidade de efusão. 44) a) T diminui, U = 300J b) T aumenta, U = +350J c) T diminui, U = 350J d) T aumenta, U = +400J 45) 2 + 8 + 16 = 26 46) D 47) B 48) D 49) C 50) a) recebeu b) || = P.V = 4 atm.L = 400J c) U diminui, T diminui d) U = 600 J 51) a) cedeu b) || = n.R.T = 3x 8 x 40 = 960 J c) U aumentou, T aumentou d) U = +1440 J 52) E, isob = P.V = n.R.T 53) A 54) O trabalho na transformação II é maior que o trabalho na transformação I, visto que a área hachurada II é maior que a área I. Não caia mais nessa pegadinha, calcule sempre a área toda abaixo do gráfico, até tocar no eixo horizontal . 55) D 56) B 57) B 58) E 59) C 60) D 61) B 62) E 63) a) P P P V V V Q n.C . T C 5R / 2 5 Q n.C . T C 3R / 2 3 b) U iguais, pois são amostras com mesmo numero de mols n e sofrendo a mesma variação de Temperatura, apesar de seguirem transformações diferentes. c) Qp = n.Cp.T = n.(5/2).R.T Qv = n.Cv.T = n.(3/2).R.T U = n.Cv.T = n.(3/2).R.T isob = n.R.T (isobárico) Assim, vemos, de cada expressão acima, que: isobQp Qv Un.R. T 5 3 3 1 2 2 2 , de onde se conclui que: isobP VQ Q U 5 3 3 2 64) a) isobP VQ Q U 5 3 3 2 , então, se Q1 = Qv = 240J, substi- tuindo, vem Qp = 400 J. b) 160 J c) 240 J 65) a) isobP VQ Q U 5 3 3 2 , então, isob = 180J, substituindo, vem Q1 = Qp = 450 J. b) U = 270 J c) Qc = 270 J 66) a) Qp = Qv n.Cp.Tp = n.Cv.Tv Cp.Tp = Cv.Tv (5R/2).(360 300) = (3R/2).(x 300) x = 400k Física Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 414 b) isobP VQ Q U 5 3 3 2 , se Qp = 600J, então isob = 240J que corresponde ao trabalho realizado sobre o êmbolo da amostra A. No caso B, o processo é isovolumétrico, B = 0 c) UA = 360 J, UB = 600J 67) a) isobárica b) Qp = n.Cp.T = 2400 J c) isob = n.R.T (isobárico) = 960 J, você não calculou a área sob o gráfico não, calculou ? Note que não é um gráfico PV, e sim, PT, portanto, essa área não serve. Pegadinha !!!! d) U = n.Cv.T = 1440 J (essa relação é geral, vale sempre), mesmo que a transformação não seja isovolumétrica. Também poderia ter calculado usando U = Q = 1440 J 68) letra D UABC = QABC ABC U = Q [ AB + BC ], com AB = área do retângulo U = Q [ PA.(VB VA) + W ] U = Q PA.(VB VA) W Q = U + PA.(VB – VA) + W 69) Qv = 9600 J 70) A 71) a) A C P.V 3 2 6 1 T T n.R n.R n.R , b) 4000 J 72) C 73) A 74) E 75) D 76) D 77) a) 8 J/mol.k , b) 9 atm, c) 909 K. 78) U = +14.000 J, = 14.000J. 79) a) 0 J, b) –4000 J, c) +4000J, d) T, V 80) aV, bF, cF, dV, eV, fV, gV 81) D 82) D 83) D 84) E 85) E a) sim b) não. A energia total se conserva em todo e qualquer processo. 86) C 87) Q quente = 300 + 100 = 400J Q Fria = 60 100 = 160 J Q Ciclo = 400 160 = 240 J Ciclo = Q Ciclo = 240 J = ciclo quenteQ = 240 0,6 60% 400 Qq = 400 J QF = 160 J Ciclo ABCDA = 240 J Fonte quente Fonte fria 88) a) O ciclo se inicia com a compressão adiabática ab seguida, respectivamente, das transformações isovolumétrica bc, expansão adiabática cd e isovolumétrica da. b) Uciclo = Qciclo ciclo = 0 ciclo = Qciclo Qciclo = Qrecebido Qcedido = 200 80 = 120 J Portanto ciclo = 120 J 89) C, afinal U = Q 90) a) 1J, b) TD < TA < TC < TB, c) recebeu 2,5.106 x 2.105 = 0,5 J, d) zero. 91) C UACB = UADB visto que independe do caminho, assim, QACB ACB = QADB ADB 92) C 93) D 94) D 95) E 96) E 97) a) 20 cal , b) 20%, c) 320K 98) E 99) E 100) D, ela viola o postulado de Carnot, o rendimento dela seria maior do que o rendimento máximo permitido, o que não é possível de ocorrer. 101) B 102) E 103) a) 60 J, b) 4 104) a) 1440 J b) 1890 J 105) A 106) Apenas B, L e M são falsas. Manual de Resoluções Prof Renato Brito Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 417 AULA 1 - VETORES Aula 1 - Questão 1 - resolução = = 2 1 1 1 1 a) b) = + = 0 c) = + = = = d) = + = + =1 1 1 21 = 1 1 1 1 1 1 + 1 1 1 1 1 1 = + 1 1 2 =0 2 = +2 2= 4 = Aula 1 - Questão 2 - resolução A C B D E observando a figura da questão, note que: AB + BE = AE e CA + AE = CE assim, o prof Renato Brito pode escrever: AB + BE + CA = ( AB + BE ) + CA = (AE ) + CA = CA + AE = CE Aula 1 - Questão 3 - resolução = + = = F = F F F + F 2F F Aula 1 - Questão 4 - resolução = = = = + + = = + + = = 2a 2a 2a A resultante terá módulo 2a+2a+2a = 6a resposta correta: Letra C reposicionando os vetores , temos: Questão 5 - resolução = + + = + + 2a a 2a = 2a + 2a + a = 3a Letra A) Letra B) = + + = + + 0 a a = 2a Letra C) = + = 0 0 + = 0 = = = Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 418 Aula 1 - Questão 7 – resolução alternativa Deslocando, convenientemente, o vetor b, prontamente determinamos o vetor soma a graficamente. o seu módulo, como se pode verificar na figura abaixo, vale s = 5 + 5 = 10 cm 5 cm 5 cm 12 cm 12 cm 12 cm 12 cm b 5 cm 12 cm 5 cm 5 cm a S 12 cm 5 cm b para achar o vetor d = a – b , encare essa operação de subtração como uma operação de soma : d = a – b = a + (– b ). Prontinho, para o prof Renato Brito determinar o módulo de d , basta achar a resultante (+) entre os vetores a e (– b ) assim: 5 cm 5 cm 12 cm 12 cm 12 cm 12 cm 5 cm 12 cm 5 cm 5 cm a d 12 cm 5 cm b - deslocando, convenientemente, o vetor a , e invertendo a flecha do vetor b , a fim de encontrar o vetor – b , prontamente determinamos o diferença d = a + (– b ) graficamente. o seu módulo, como se pode verificar na figura acima, vale : d = 12 + 12 = 24 cm Aula 1 - Questão 11 – resolução7 a) 10 U 3 U 4 U 10 U 10 U.cos 10 U.sen 10 U 8U 6U10 U 3 U 4 U = 3 U 4 U = 3 U 4 U= 5 U pitágoras 8U 6U cos = 0,8sen = 0,6 Decompondo o 10U 10 U 20 U 1 U 10 U 10 U 10 U.cos 10 U.sen 10 U 8U 6U 20 U 20 U.cos 20 U.sen 20 U 16 U 12U 10 U 20 U 1 U 10 U = 1 U 10 U 8U 6U 16 U 12U = 5 U 12 U = 13Upitágoras cos = 0,8sen = 0,6 Decompondo o 10U cos = 0,8sen = 0,6 Decompondo o 20U b) Aula 1 - Questão 13 - resolução A expressão abaixo calcula o módulo da soma S entre dois vetores a e b que formam um ângulo qualquer entre si S2 = a2 + b2 + 2.a.b.cos Segundo a questão, S = 13, a = 8, b = 7 , = ? 132 = 82 + 72 + 2 x 8 x 7.cos 169 – 64 – 49 = 112. cos 56 = 112. cos cos = 0,5 = 60 Aula 1 - Questão 14 - resolução a )b ( )a( d a 3 4 d |d | = 5 pitágoras a) -b -b a b -b a -b d Contando quadradinhos vemos que : |d | = 6 b) Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 419 Aula 1 - Questão 15 - resolução a) a = 2i + 2j, b = 5i 2j d = a b = 2i + 2j (5i 2j) = 3i + 4j | d | = 2 23 4 = 5 b) a = +4i + 3j, b = 2i + 3j d = a b = +4i + 3j (2i + 3j) = 6i + 0j | d | = 2 26 0 = 6 Aula 1 - Questão 16 – resolução cmV = BA BBAA m m V.mV.m = 24 ) 1.j 6.i 2.( 5.J) 3.i .(4 cmV = 6 2.j 12.i 20.j i.12 = 6 18.j i.24 cmV = ( 4.i + 3.j ) m/s | cmV | = 22 3 4 = 5 m/s Aula 1 - Questão 18 - resolução 6 2 6 X2 0 6 2 6 X2 0 6 8 X2 0 X2 6 8 graficamente, vem: 6 8 2x letra A - resolução: pitágoras: (2x)2 = (8)2 + (6)2 2x = 10 x = 5 4 4 X2 6 4 letra B - resolução: 4 X2 6 4 4 X2 6 4 X2 6 8 graficamente, vem: 8 6 2x pitágoras: (2x)2 = (8) 2 + (6)2 2 x = 10 x = 5 60o 60o letra C - resolução: 30o 6 8 X2 6 8 X2 6 6 120o 8 X2 6 6 8 X2 30o 6 30o 30o 30o 30o 30o 6 8 X2 8 6 2x pitágoras: (2x)2 = (8) 2 + (6)2 2 x = 10 x = 5 Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 420 AULA 2 – DE ARISTÓTELES A GALILEU Aula 2 - Questão 5 - resolução a) sim, o corpo está em equilíbrio visto que, segundo o enunciado, ele está se deslocando em MRU e, conforme você leu na evolução das idéias do Aristóteles ao Galileu, o MRU é um dos dois possíveis estados de equilíbrio, chamado de equilíbrio dinâmico, isto é, equilíbrio com velocidade. b) FR = 0, a caixa move-se em equilíbrio, as forças devem se cancelar ao longo de cada eixol N Pcos P.Sen Fat Portanto Fat = P.sen = 40 x 0,5 = 20 N. Não ache que o corpo estará parado pelo fato de P.sen = Fat . Lembre- se que, se a resultante das forças sobre o corpo é nula, ele pode estar parado ou em MRU. Lógico que, para essa caixa começar a andar, inicialmente, P.sen foi maior que o Fat, mas agora que ela estah em MRU, certamente tem-se P.sen = Fat. Do contrário, se P.sen > Fat, a sua velocidade estaria aumentando, o que não é verdade no movimento em questão (MRU). Aula 2 - Questão 11 - resolução a) Aristóteles ignora a inércia. Para ele, quando a pedra perde o contato com as mãos da pessoa, ela deixa de ir para frente, deixando de acompanhar o movimento horizontal do barco, ficando, portanto, para trás, visto que nenhuma força a empurra mais pra frente. Entretanto, a pedra vai para baixo, visto que ela é puxada pra baixo pela força peso P. Para Aristóteles, o movimento numa direção so ocorre na presença de força naquela direção. Portanto, a pedra deixa de ir pra frente, deixa de acompanhar o movimento horizontal do navio, ela simplesmente cai na vertical, portanto, segundo aristóteles, a pedra cairá atrás do mastro. b) Galileu conhece a inércia. Para ele, quando a pedra perde o contato com as mãos, a sua velocidade horizontal Vx permanece constante ( a pedra acompanha o barco horizontalmente, por inércia) devido à ausência de forças horizontais Fx. Entretanto, superposto a esse MRU pra frente haverá o movimento de queda livre vertical, devido à ação da força peso P, que propiciará à pedra uma velocidade Vy crescente. O movimento global da pedra será a composição, a superposição de dois movimentos simples: um MRU horizontal (por inércia) e uma queda livre vertical. O movimento observado na natureza, de fato, ocorre dessa forma. Para um observador na margem do rio vendo o barco passar e a pedra cair, esse movimento resultante é parabólico, como mostra a trajetória azul na figura acima. Para quem está no interior da embarcação, barco e pedra se movem em MRU para frente e, portanto, o MRU não é percebido, apenas a queda livre é notada. Assim, para quem está no barco, a pedra descreverá um movimento de queda vertical, como mostra a trajetória vermelha acima. Navio e pedra se movem para frente enquanto a pedra despenca em queda livre. Para qualquer observador, entretanto, a pedra cai no pé do mastro. c) conceito de Inércia Aula 2 - Questão 16 - resolução Se as caixas se movem em MRU em relação à Terra, a resultante das forças que agem em qualquer uma das caixas é nula. Ambas as caixas têm a mesma velocidade V constante em relação à terra, portanto estão em repouso entre si. A B A está parado em relação a B v A B A B v Qual caixa tende a ultrapassar a outra ? resp: nenhuma. Não há tendência de escorregamento relativo, portanto não há atrito horizontal agindo na fronteira entre as caixas. O atrito só aparece quando ele é requisitado para tentar impedir alguma tendência de escorregamento relativo entre superfícies. Adicionalmente, se houvesse atrito, ele causaria aceleração (a ou ) e as caixas não estariam em MRU, contradizendo o enunciado. Ambas as caixas prosseguem em MRU por inércia, na ausência de forças horizontais empurrando uma ou outra. Para o garoto sobre a caixa A, a caixa B está simplesmente parada sobre A, e não há nenhuma tendência de escorregamento de uma em relação à outra e, por isso, mesmo que as superfícies das caixas sejam rugosas, a força de atrito não estará presente, visto que a força de atrito so age quando há alguma tendência de escorregamento entre duas superfícies em contato mútuo. Somente o peso e a normal atuam na caixa B. Somente haveria atrito entre as caixas no caso em que elas se movessem aceleradas. Fique Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 421 tranquilo. O prof Renato Brito falará tudo sobre atrito no capítulo 5. Take it easy ! Aula 2 - Questão 20 - resolução a) incompatível - força resultante apontando para a direita fr causando aceleração para a esquerda a. absurdo. b) compatível - a força resultante e aceleração do móvel apontam na mesma direção e sentido c) compatível - a força resultante e aceleração do móvel apontam na mesma direção e sentido d) compatível - fr = 0 , nada impede que o corpo esteja em mru. e) incompatível – a velocidade de um móvel sempre indica para onde o móvel está indo naquele momento. a figura sugere um corpo se movendo para a direita v, contradizendo a descrição dada. f) compatível – a velocidade de um móvel sempre indica para onde o móvel está indo naquele momento. a figura sugere um corpo se movendo para a direita v, de acordo com a descrição dada. Aula 2 - Questão 23 - resolução Num sistema desse tipo, a caixa mais pesada tem aceleração para baixo (é para onde ela gostaria de ir) e a mais leve. para cima. Entretanto, como nesse problema as duas caixas têm massas iguais, percebe-se que nenhuma delas terá aceleração alguma. As caixas estão em equilíbrio, o que permite ao prof Renato Brito distinguir três possibilidades: I) as caixas estão paradas em repouso (equilíbrio estático) II) a caixa A está descendo e a caixa B subindo, ambas em MRU (equilíbrio dinâmico) III) a caixa B está descendo e a caixa A subindo, ambas em MRU (equilíbrio dinâmico) A tração T no fio satisfaz a relação T = m.g em qualquer uma dessas situações, afinal, se a caixa está em equilíbrio, a resultante das forças sobre ela deve ser nula, independente dela estar parada ou em MRU. Assim, vejamos cada uma das opções oferecidas na questão: a) os blocos estão necessariamente em repouso; Falsa, eles podem estar em MRU. b) se o bloco A estiver subindo, a tração no fio 1 será maior que o peso dele; Se ele estiver subindo, certamente estará subindo em MRU, em equilíbrio, por inércia e, portanto, a tração será igual ao peso dele. c) os blocos só ficam em repouso, caso estejam lado a lado, na mesma altura; Não há nenhuma razão para isso ocorrer. Os blocos ficam lado a lado em repouso com qualquer desnível entre eles, visto que têm massas iguais. d) os blocos estão necessariamente em equilíbrio em qualquer instante; verdadeiro e) o bloco A pode estar se movendo com aceleração constante não nula. Falso, sua aceleração é necessariamente nula, visto que os blocos têm massas são iguais. Aula 2 - Questão 24 - resolução Nesse problema, o bloco A é mais pesado que B. Nesse caso, as leis de Newton garantem que o bloco A tem aceleração para baixo (tendência de movimento) e o bloco B tem aceleração para cima, mas essas leis nada afirmam sobre o sentido do movimento do blocos, isto é, sobre a velocidade deles. T 1 A B T 1 2mg mg a a T 1 A B T 1 2mg mg FR A FR B No bloco A: 2m.g > T1 FRA = 2m.g – T1 No bloco B: T1 > m.g FRB = T1 – m.g Se o bloco A tem aceleração para baixo, ele pode estar descendo acelerado ou subindo retardado, ou até mesmo pode estar momentaneamente em repouso, caso ele pare a fim de inverter o sentido do movimento, como mostra a figura a seguir. Em qualquer desses casos, a aceleração do bloco A aponta para baixo, a força resultante sobre ele aponta para baixo e, portanto, o seu peso 2.mg é maior que a tração T1 (2m.g > T1 ). T 1 A B T 1 2mg mg a a V V A descendo e B subindo em movimento acelerado 2mg > T1 > mg T 1 A B T 1 2mg mg a a V V A subindo e B descendo em movimento retardado 2mg > T1 > mg Assim, como os blocos têm massas diferentes, eles sempre terão aceleração e, portanto, nunca estarão em equilíbrio, conforme explicado pelo prof Renato Brito em sala. Resposta correta – letra E T 1 A B T 1 2mg mg a a V = 0 A e B momentaneamente em repouso no instante da inversão do sentido do movimento V = 0 2mg > T1 > mg Aula 2 - Cinemática - Questão 1 - resolução V = d /t = 9 m / (1,5 s) = 6 m/s difícil, né ? affff Aula 2 - Cinemática - Questão 2 - resolução Segundo o sistema métrico decimal: 1m3 1000 litros, portanto 1200 litros 1,2 m3 . O prof Renato Brito admitirá que o tanque esteja inicialmente vazio. Após 1 minuto, o volume V de água no seu interior será: Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 422 5m 4m H 5m 4m recipiente inicialmente vazio recipiente com 1,2m 3 de água 1 minuto depois.... V = a x b x c 1,2 m3 = 5m x 4m x H H = 0,06 m = 60mm O nível da água sobe 60 mm a cada 60 segundos, ou seja, sobe 1 mm a cada 1 segundo portanto V = 1 mm/s Aula 2 - Cinemática página 49 - Questão 3 - resolução Qual o volume de água que evapora em 2h ? Resposta: V = 2m x 1m x 3.103 m = 6.103 m3 em 2h Esse volume corresponde a qual massa de água ? M = d . V = 3 3 3 3 kg 10 6 10 m 6kg em 2h m Isso corresponde a 6 kg de água em 120 min, ou seja, 0,05 kg de água a cada 1 minuto. Aula 2 - Cinemática página 49 - Questão 4 - resolução Se os trens se movem com velocidades 60 km/h e 40 km/h em sentidos opostos. Qual a velocidade relativa entre eles ? Ora, eles se aproximam mutuamente com uma velocidade 60 + 40 = 100 km/h. Assim, se a distância incial entre eles vale 500 km, eles vão se encontrar após t = d / V = 500 / 100 = 5 h de viagem. Durante essas 5h de viagem, a abelha está percorrendo 70 km a cada 1 hora, portanto, ela percorrerá 5 x 70 = 350 km em 5h de viagem. Você não estava pensando em calcular pedacinho por pedacinho, estava ? Aula 2 - Cinemática página 49 - Questão 5 – resolução O sapo se move ao longo do solo (direção horizontal, eixo x) enquanto a lagartixa se move ao longo da vertical (eixo y). A figura abaixo mostra a configuração inicial (t = 0) do sistema sapo + lagartixa. Sapo 16 cm/s Lagartixa 10 cm/s 200 cm Instante t = 0 Y O sapo se move com velocidade 16 cm/s, portanto, após 5 s ele terá percorrido uma distância horizontal 16 5 = 80 cm para a esquerda, portanto estará a uma distância 200 80 = 120 cm da parede vertical (veja a próxima figura). A lagartixa, por sua vez, durante esses 5 segs, percorrerá 10 cm/s 5 s = 50 cm para cima na vertical, como mostra a próxima figura. Sapo 80 cm 50 cm 120 cm Lagartixa Instante t = 5 s D x Y Assim, no instante t = 5 s, qual a distância D entre o sapo e a lagartixa ? A figura acima mostra que essa distância é dada simplesmente pelo teorema de Pitágoras no triângulo retângulo: 2 2D 120 50 130cm 1,3 m Aula 2 - Cinemática página 49 - Questão 6 - resolução Observando atentamente, você perceberá que a distância entre 2 picos de contração é de 2 cm. Ora, mas quanto tempo o papel milimetrado demora para percorrer 2 cm = 20 mm ? d 20mm t 0,8 s v 25mm / s Assim, vemos que o coração está dando uma contração a cada 0,8 s, portanto, nesse ritmo, ele dará quantas contrações a cada 60 segs ? Iiiisso, regra de 3 ! Vamos lá ? 1 contração 0,8 s X contrações 60 s X = 75 contrações por minuto Aula 2 - Cinemática página 48 - Questão 7 - resolução Imagine que os carros A e B (respectivamente o primeiro e o último colocado) se movem em MCU com velocidades tais que VA > VB. Segundo o enunciado, após o tempo que os carros levam para dar 10 voltas na pista, o carro A coloca UMA VOLTA de vantagem sobre o carro B. Isso indica que no dobro desse tempo (ou seja, após 20 voltas na pista), ele terá o dobro da vantagem, ou seja, colocará DUAS voltas de vantagem sobre o carro B. Assim, após o triplo desse tempo (após 30 voltas na pista), ele terá colocado TRÊS voltas de vantagens sobre o carro B. Resposta: letra C Aula 2 - Cinemáticapágina 48 - Questão 8 - resolução d = distância Sinal 1 tem velocidade maior v1 = 7500 m/s portanto demora menos tempo, demora apenas t1 = t. Sinal 2 tem velocidade menor v2 = 4500 m/s portanto demora mais tempo, demora apenas t2 = t + 20. Mas a distancia percorrida é sempre a mesma, portanto, usando trianglinho mágico vem: d = v1.t1 = v2.t2 7500t = 4500.(t+20) 7500t 4500t = 90000 t = 30 s Assim d = v1.t1 = 7500×30 = 225.000m = 225 km. Se preferir, pode escrever: d = v2.t2 = 4500×(t+20) = 4500×(30+20) = 225.000m = 225 km. Aula 2 - Cinemática página 48 - Questão 9 - resolução TAB + TBC + TCD = 8 horas x x x 8 60 45 36 x = 120 km Assim, a distância total ABCD vale 3X = 360 km. Como a velocidade média prevista era de 80 km/h, o tempo previsto para essa viagem completa então era de: d 360km t 4,5 h v 80km / h O tempo de viagem previsto era de 4,5 h mas a viagem foi realizada em 8h, ou seja, a carga chegou com um atraso de 8h 4,5 h = 3,5 h. Letra C Aula 2 - Questão 10- resolução Como não se trata de um MUV, visto que a velocidade do móvel não varia lineamente com o tempo mas, sim, de forma brusca, não podemos calcular a velocidade média pela média aritmética das velocidades. Devemos buscar a definição mais geral de velocidade média: km/h 24 h 3 10 km 80 3h h 3 1 km 80 km/h 20 km 60 km/h 60 km 20 km 60 km 20 TT DD total T total D Vm 21 21 Essa é a velocidade média do carro no percurso. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 423 Aula 2 - Questão 11- resolução Como não se trata de um MUV, visto que a velocidade do móvel não varia lineamente com o tempo mas, sim, de forma brusca, não podemos calcular a velocidade média pela média aritmética das velocidades. Devemos buscar a definição mais geral de velocidade média: Digamos que a 1ª metade da distância percorrida valha x, a 2ª metade da distância percorrida valha x e, portanto, a distância total valha 2x. Assim, vem: 1 2 1 2 D DD total x x 2x 600 Vm 75 km/h x x 10x 6xT total T T 8 60 100 600 Aula 2 - Questão 19 - resolução O avião parte do repouso e sua velocidade aumenta uniformemente de 0 m/s a 100 m/s em 20 segs. Você diria que essa velocidade está aumentando de quanto em quanto, a cada 1 seg ? Sim, aumentando de 5 m/s em 5 m/s a cada 1 seg, portanto sua aceleração vale a = 5 m/s2. Qual a distancia percorrida por ele durante esses 20 segs ? Podemos fazer pelo gráfico: N b h 100 20 D área 1000 m 2 2 Também podemos usar a expressão do Muv: V(m/s) t(s)0 0 100 20 s = Vo.t + a.t2 / 2 = 0 + 5.(20)2 / 2 = 1000 m = 1 km Aula 2 - Questão 21 - resolução No gráfico S x t, a inclinação em cada instante está relacionada com a velocidade do móvel naquele instante. Observado a figura abaixo, vemos que, no instante t * , os gráficos do móveis têm a mesma inclinação ( = ) e, portanto, A e B têm velocidades iguais naquele instante. t (s) X A B t 1 t 3 t 2 t * Aula 2 - Questão 22 - resolução Você chegará facilmente à resposta se usar o mesmo raciocínio da questão 4 de classe – método da gravata – solução geométrica. Aula 2 - Questão 32 - resolução Do gráfico V x t da queda livre na gravidade g = 10 m/s2, a velocidade aumenta de 10 em 10 m/s a cada 1 seg V(m/s) 1 2 3 4 5 6 10 20 t(s) x 3x 5x 7x 9x 11x Assim, a área de 1 triângulo x vale x = 10 x 1 / 2 = 5 m. Assim, das proporções de Galileu, vem: 1º segundo de queda cai x = 5 m 2º segundo de queda cai 3x = 15 m 3º segundo de queda cai 5x = 25 m 4º segundo de queda cai 7x = 35 m 5º segundo de queda cai 9x = 45 m 6º segundo de queda cai 11x = 55 m Ops ! O 6º segundo vai do instante t = 5s ao instante t = 6s. Ou seja, o corpo caiu durante 6 s !!!!! Qual a altura caída em 6 segs ??? H = g.t2 / 2 = 10.(6)2 / 2 = 180 m Aula 2 - Questão 33 - resolução Do gráfico V x t, se a aceleração vale a = 4 m/s2, a velocidade aumenta de 4 em 4 m/s a cada 1 seg, ou seja: 0 m/s, 4 m/s, 8 m/s...... etc V(m/s) 1 2 3 4 4 8 t(s) x 3x 5x 7x Assim, a área de 1 triângulo x vale: x = 4 x 1 / 2 = 2 m. Assim, das proporções de Galileu, vem: 1º segundo de movimento percorre 1x = 2 m 2º segundo de movimento percorre 3x = 6 m 3º segundo de movimento percorre 5x = 10 m 4º segundo de movimento percorre 7x = 14 m Aula 2 - Questão 34 - resolução O tempo (t1) decorrido entre duas balas consecutivas é o mesmo tempo (t2) que o disco leva para girar 1 volta completa. Mas qual o tempo decorrido entre duas balas consecutivas ? Ora, 30 balas a cada 60 segs significa 1 bala a cada 2 segs. A cada 2 segs uma bala atravessa o disco, portanto, a cada 2 segs o disco dá uma volta completa. Ou seja, o disco está girando num ritmo de 1 volta a cada 2 segs, portanto (1 volta) / ( 2 segs ), ou seja, 0,5 voltas/seg ou 0,5 Hz. Aula 2 - Questão 35 - resolução O tempo (t1) que a bala demora para percorrer uma distância d1 igual ao diâmetro (d1 = 2R) do disco é o mesmo tempo (t2) que o disco leva para girar meia volta, ou seja, sofrer um deslocamento angular = rad. Assim, temos: 1 1 2 d deslocamento angular 2R rad t t V velocidade angular V 2R V Aula 2 - Questão 36 - resolução Essa questão segue o mesmo raciocínio da questão 16 de classe. A diferença é apenas que quem faz o papel da correia que transmite a rotação de uma roda, nessa questão, é o próprio chão. V1 = V2 1.R1 = 2.R2 2..f1.R1 = 2..f2.R2 f1.R1 = f2.R2 2 40 pedaladas .3R f .R 60s f2 = 2 Hz Aula 2 - Questão 37 - resolução Essa questão segue o mesmo raciocínio da questão 16 de classe. A diferença é apenas que quem faz o papel da correia que transmite a Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 424 rotação de uma roda, nessa questão, é o próprio contato entre as rodas, sem que haja escorregamento. V1 = V2 1.R1 = 2.R2 2..f1.R1 = 2..f2.R2 f1.R1 = f2.R2 2 2 1 voltas 1 voltas 8 f 5 f 40s 25 seg 2 2 1 segs 25 f volta Aula 2 - Questão 38 - resolução Essa questão segue o mesmo raciocínio da questão 16 de classe. A diferença é apenas que quem faz o papel da correia que transmite a rotação de uma roda, nessa questão, é o próprio contato entre as rodas, sem que haja escorregamento. V1 = V2 1.R1 = 2.R2 2..f1.R1 = 2..f2.R2 f1.R1 = f2.R2 2 2 voltas 1 voltas 3 4 f 60 f s 5 seg 2 2 1 segs 5 f volta Aula 2 - Questão 40 - resolução Legenda 1 = coroa 2 = catraca 3 = roda 3 3 3 2 1 1 2 2 2 3 1 31 1 3 1 2 2 2 1 3 1 2 2 v R , com e R R v R R RR v R 2. .f R R R R 45 rotações 8.10 v 2. .f 2 3 0,4 R 60s 3.10 v 4,8 m / s Aula 2 - Questão 41- resolução Segundo o enunciado, devemos ter V = .R = constante. Como a leitura das trilhas ocorre do centro para a periferia, a cabeça leitora lê primeiro os raios R menores e vai gradativamente se afastando docentro do disco, lendo trilhas de raios cada vez maiores. Assim, R vai aumentando, mas como V = .R = constante = 1,3 m/s , se R aumenta, então vai diminuindo. Como o período vale = 2. / , se diminui, aumenta. Aula 2 - Questão 42 - resolução Hmax = g.t 2 / 2 , onde t = tsub = tdescida = 6 segs / 2 = 3 segs Hmax = 10.(3)2 / 2 = 45 m Tsub = Voy / g = Vo.sen / g 3 = Vo.(sen 30º) / 10 Vo = 60 m/s Aula 2 - Questão 43 - resolução Hmax = g.t 2 / 2 , onde t = tsub = tdescida = 8 segs / 2 = 4 segs Hmax = 10.(4)2 / 2 = 80 m A = Vx . t Vôo 240 = Vx . 8 Vx = 30 m/s Tsub = Voy / g 4 = Voy / 10 Voy = 40 m/s (Vo)² = (Vx)² + (Voy)² Vo = 50 m/s Aula 2 - Questão 44 - resolução A = Vx . t Vôo = 30 x 4 = 120 m Vx = Vo.cos 30 = Vo. cos 60o Vo = 60 m/s Aula 2 - Questão 45 - resolução Hmax = g.t 2 / 2 , onde t = tsub = tdescida 45 = (10).t 2 / 2 t = tsub = tdescida = 3 s Tvôo = tsub + tdescida = 3 + 3 = 6 s A = Vx . t Vôo = 5 x 6 = 30 m Aula 2 - Questão 46 - resolução Decompondo as velocidades iniciais de lançamento, percebemos que VoyA = VoyB . Isso implica que, na vertical, ambos os projéteis partem com a mesma velocidade inicial Vy e sofrem exatamente a mesma aceleração a = g durante todo o movimento. Assim, os movimentos verticais de A e B serão exatamente idênticos, implicando que eles terão o mesmo tsubida, o mesmo tvôo e atingirão a mesma altura máxima Hmax. Como o alcance é dado por A = Vx. tvôo e, sendo VxB = 3.VxA (como podemos notar decompondo as velocidades iniciais) e tvôo B = tvôo A , portanto teremos AB = 3.AA. Portanto, devemos assinalar como errada a alternativa E. Aula 2 - Questão 47 - resolução No lançamento horizontal, temos H = g.t 2 / 2 , onde t = t vôo , assim: H = g.t 2 / 2 45 = 10.t 2 / 2 t vôo = 3 s Para se obter um alcance de, pelo menos 900 m, devemos ter: A = Vx . t Vôo 900 = Vo . 3 Vo = 300 m/s Aula 2 - Questão 48 - resolução No lançamento horizontal, temos H = g.t 2 / 2 , onde t = t vôo . Assim, como as bolas partem de alturas H iguais, passarão o mesmo tempo no ar ( t vôo A = t vôo B ). Como VxB = 3.VxA, é fácil ver que o alcance horizontal da bola B será três vezes maior que o alcance horizontal da bola A (A = Vx . t Vôo) Aula 2 - Questão 50 – resolução a) O maior valor possível para o seno de qualquer ângulo vale 1, que ocorre quando esse ângulo vale 90º, afinal, sen90o = 1. Assim, para que sen(2) seja máximo, devemos ter 2 = 90º, portanto, = 45º. b) Amax = 2 oV g sen(2), para = 45º Amax = 2 oV g sen(90º) = 2 oV g ×1 = 2 oV g c) A questão está pedindo o valor de Hmax = 2 2 oV sen. g 2 para =45º , portanto, vamos calcular: Hmax = 2 2 22 2 o o oV V Vsen ( 2 / 2). . g 2 g 2 4g Aula 2 - Questão 51 – resolução Essa questão requer que lembremos das fórmulas de lançamento de projéteis (infelizmente) : Hmax = 2 sen . g V 22o (eq1) Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 425 A = g V 2o sen(2) = g V 2o .2.sen().cos() (eq2) A/2 Hmax Do triângulo retângulo da figura acima, podemos escrever: 2 A maxH tg (eq3) Substituindo eq1 e eq2 em eq3, vem: 2 tg cos.2 sen cos.sen. g V 2 sen . g V 2 A maxH tg 2 o 22 o tg tg 2 2 1 tg tg Aula 2 - Questão 52 – resolução A altura H mostrada na figura pode ser determinada a partir da expressão abaixo: H 1,70 m A B C D 2 2 2 2 ooV sen 200 (1/ 2)H . . 500m , visto que sen30 =1/2 g 2 10 2 Outra maneira de calcular essa altura H na figura seria, primeiro, calculando o tempo de subida de A para B usando a cinemática somente na vertical: Vy Voy g.t 0 Vo.sen30 g.t 0 200.(0,5) 10.t t 10s Em seguida, calculamos H na figura usando: 2 2g.t 10.(10) H 500m 2 2 Na questão da Unifor, a altura maxima desejada é a altura TOTAL em relação ao chão, e vale, portanto: Htotal = H + 1,70 = 500 + 1,7 = 501,70 m Aula 2 - Questão 53 – resolução Nessa questão, faremos uso da expressão do alcance horizontal já utilizada na questão 45. A condição de máximo alcance é obtida considerando = 45o. Lembrando que 108 km/h = 30 m/s, vem: Amax = 2 oV g sen(2) = 2 30 10 sen(90o) = 900 10 x 1 = 90 m Aula 2 – O Conceito de Força Aula 2 - Questão 4 – Página 74 - resolução A única força que age na bola, durante o seu vôo (desprezando a resistência do ar) é a força peso, resultado da atração entre a massa da Terra e a massa da bola. Lembre-se de que velocidade não é força ! A força que jogador aplicou na bola, no momento do arremesso, só atua na bola enquanto as mãos estão em contato com a bola. Como diria o prof Renato Brito, as mãos do jogador não vão junto com a bola durante o seu vôo ! Aula 2 - Questão 5 Pág 74 – resolução (resposta correta – letra D) Como o prof Renato Brito costuma dizer, POR DEFINIÇÃO, o dinamômetro é, meramente, um medidor de tração T no fio. A força que o homem aplica na corda é a própria tração T. A força que a corda aplica à caixa (e vice-versa) também se chama tração T. Segundo o enunciado, a tração T marcada no dinamômetro permanece constante. Segundo o enunciado, o coeficiente de atrito cinético, bem como o Fat cinético, têm intensidades variáveis . A seguir, o prof Renato Brito analisará cada alternativa : a) a força resultante que atua no objeto é constante. A força resultante é FR = T – fat, sendo T constante e Fat variável, portanto, FR é variável. b) o objeto está deslocando-se com velocidade constante; Com base no enunciado, nada se pode afirmar sobre isso. c) o valor da força de atrito entre o objeto e a superfície é dado pela leitura do dinamômetro. O dinamômetro mede a tração T no fio, por definição. d) a força que a pessoa aplica no objeto é constante; Sim, visto que essa força é a tração T constante registrada pelo dinamômetro. e) a força de atrito entre o objeto e a superfície é constante. Não, ela é variável, visto que o coeficiente de atrito cinético entre o solo e o objeto é variável. Aula 2 - Questão 18 - resolução Qual o ritmo com que a velocidade horizontal da caixa aumenta ? De acordo com a tabela, a velocidade da caixa aumenta V = 10 m/s a cada t = 2s, o que dá uma taxa de variação: a = V/t = 10 / 2 = 5 m/s2 . Mas qual a força horizontal culpada pelo aparecimento dessa aceleração horizontal (veja figura adiante) ? Ora, certamente é a força FX , que causa uma aceleração a de acordo com a 2ª Lei de Newton: FX = m. a F.cos = m . a F . 0,5 = 10 x 5 F = 100 N FX FYN P Como a caixa não apresenta aceleração na vertical, a força resultante na vertical deve ser nula. Assim, o prof Renato Brito pode escrever : Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 426 N + FY = P N + F.sen = P N + 100 x 0,86 = 100 N = 14 newtons Aula 2 - Questão 20 - resolução A caixa B é a mais pesada e acelera ladeira abaixo (figura 2), ao contrário da caixa A, que acelera ladeira acima (figura 1). Assim, podemos escrevera lei de Newton para caixa e resolver o sistema. PA. sen Ta Figura 1 (caixa A – figura 1) T – PA .sen = mA . a T – 50 .( 0,6 ) = 5 . a T – 30 = 5 . a PB. sen Ta figura 2 (caixa B – figura 2) PB .sen – T = mB . a 150.(0,6) – T = 15.a 90 – T = 15.a Somando membro a membro, vem: 90 – 30 = 20.a a = 3 m/s2 Substituindo, vem: T – 30 = 5 . a T – 30 = 5 x 3 T = 45 N Aula 2 - Questão 21 - resolução FR = M.a M.g – T = M.a FR = M.a T + M.g.sen = M.a Resolvendo-se o sistema de equações acima, determina-se a tração T e a aceleração a. Aula 2 - Questão 24 - resolução CASO 1- MOLA ELONGADA: Na figura 1, a mola encontra-se elongada, portanto está puxando tudo a sua volta. Por exemplo, ela puxa o teto da caixa para baixo k.x e puxa a bola preta para cima k.x. Portanto, sobre a bola agem duas forças k.x e m.g . Dependendo da deformação x da mola, a resultante sobre a bola na figura 1 pode ser prá cima (k.x > m.g), prá baixo (k.x < m.g) ou até momentaneamente nula, no lapso instante em que ocorrer k.x = m.g. Assim, não há temos como concluir para onde aponta a aceleração da bola da figura 1. A caixa, entretanto, está sempre em equilíbrio e, assim, podemos escrever N1 = k.x + M.g [eq-1] e, portanto, N1 > M.g na figura 1. A balança registrará um valor N1 maior que o peso M.g da caixa nesse caso. m.g k.x k.x k.x k.x N 1 M.g m o la e lo n g a d a Figura 1 N 1 CASO 2- MOLA COMPRIMIDA: Já na figura 2 a mola encontra-se comprimida. Assim, essa mola está empurrando tudo a sua volta. Por exemplo, ela empurra o teto da caixa para cima k.x e empurra a bola preta para baixo k.x. Portanto, sobre a bola agem duas forças k.x e m.g prá baixo e, inevitavelmente, essa bola está acelerada para baixo FR a2 . Assim, essa bola tanto pode estar descendo v acelerada a2 , como pode estar subindo v retardada a2 . Como ocorre em todos os instantes, a caixa na figura 2 está em equilíbrio e, portanto, podemos escrever N2 + k.x = M.g N2 = M.g – k.x N2 < M.g [eq-2]. A balança registrará um valor N2 menor que o peso M.g da caixa nesse caso. m.g k.x k.x k.x k.x M.g m o la c o m p ri m id a Figura 2 a 2 N 2 N 2 CASO 3- MOLA MOMENTANEAMENTE RELAXADA: A figura 3 mostra o exato instante em que a mola atinge o seu comprimento natural, isto é, o exato instante em que sua deformação é momentaneamente nula x = 0. Essa situação ocorre uma única vez durante a subida da bola e outra vez na descida. Nesse lapso instante, a mola não exerce força elástica alguma (x = 0, k.x = 0). Sobre a bola, portanto, só agirá a força peso m.g, portanto a bola certamente está acelerada para baixo. Uma vez mais, existem duas possibilidades para o movimento da bola nesse instante: essa bola tanto pode estar descendo v acelerada a3 , como pode estar subindo v retardada a3 . m.g M.g m o la r e la x a d a ( x = 0 ) N 3 N 3 a 3 Figura 3 Como ocorre em todos os instantes, a caixa na figura 3 está em equilíbrio e, portanto, podemos escrever N3 = M.g [eq-3]. Nesse lapso instante, a balança portanto registrará um valor N3 igual ao peso M.g da caixa. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 427 Agora, vejamos as opções dessa questão - A respeito da marcação da balança, pode-se afirmar que: a) sempre acusará um peso maior que M.g falsa, a normal da caixa pode ser maior ou menor que M.g, dependendo do estado da mola. b) quando a esfera pára na altura máxima, a balança acusará um peso maior que M.g falsa, pois nesse caso teremos mola comprimida (figura 2) e, segundo (eq-2), teremos N2 < M.g, ou seja, a balança marcará um valor menor que o peso M.g da caixa. c) quando a esfera sobe em movimento acelerado, a balança acusará um peso menor que M.g falsa, pois esfera subindo acelerada requer v, a, o que só pode ocorrer na esfera da figura 1, no caso em que tivermos k.x > m.g. Assim, se a bola estiver subindo acelerada, a mola só pode estar elongada (figura 1) e, nesse caso, segundo [eq-1] teremos N1 > M.g, isto é, a balança estará marrando um valor maior que o peso M.g da caixa. d) quando a esfera passa pela posição em que a mola encontra-se no seu comprimento natural, a balança acusará um peso M.g Verdadeiro. Isso ocorre na figura 3. e) quando a esfera passa pela sua posição de equilíbrio, a balança acusará um peso M.g falsa. Para a esfera estar momentaneamente em equilíbrio, a resultante das forças que agem sobre a esfera deve ser nula e isso só tem como acontecer na figura 1, no caso em que k.x = m.g. Assim, quando a esfera estiver momentaneamente em equilíbrio, a mola estará elongada (figura 1) e, segundo [eq-1], teremos N1 > M.g , isto é, a balança estará marrando um valor maior que o peso M.g da caixa. Aula 2 - Questão 26 - resolução F2 F1X = m.a F2 F1.cos60o = m.a 30 40.(0,5) = 2.a a = 5 m/s2 Aula 2 - Questão 27 - resolução F1 f = MA.a 41 f = 8.a (eq1) f F2 = MB.a f 13 = 6.a (eq2) somando eq1 e eq2, membro a membro, vem: 41 13 = 14.a a = 2 m/s² f 13 = 6.a f 13 = 6.(2) f = 25 N AULA 3 – Estudo do Atrito Aula 3 - Questão 3 - resolução O enunciado da questão garante que o sistema encontra-se em equilíbrio. Assim, podemos escrever: Equilíbrio da caixa A: T1 = PA = 50N Equilíbrio da caixa C: T2 = PC = 40N B CA PA T1 T2 T2 PC T1 Assim, sendo T1 > T2 , a caixa B tende a escorregar prá esquerda em relação ao piso. Como o enunciado garante que a caixa B também está em equilíbrio, certamente há uma Fat agindo nela impedindo esse escorregamento: B CA PA T1 T2 T2 PC T1 tendência de escorregamento Assim, para o equilíbrio da caixa C, o prof Renato Brito pode escrever : T1 = T2 + Fat 50 = 40 + Fat Fat = 10 N B CA PA T1 T2 T2 PC Fat T1 B CA 50N 50N 40N 40N 40N 10N 50N Aula 3 - Questão 7 - resolução A caixa B tende a escorregar prá cima ou prá baixo ? Para responder isso, devemos analisar quem é maior, M.g ou M.g.sen ? Ora, sabemos que o seno de qualquer ângulo agudo está sempre na faixa 0 < sen < 1, portanto, M.g > M.g.sen. Assim , a caixa B tende a escorregar ladeira acima e, portanto, recebe um Fat ladeira abaixo, como mostra a figura acima. Como o enunciado garante que o sistema encontra-se em equilíbrio, podemos escrever: Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 428 B A M.g.sen M.g T T tendência de escorregamento Equilíbrio do corpo A : T = M.g Equilíbrio do corpo B : T = Fat + M.g.sen e N = M.gcos B A M.g.sen M.g T T M.g.cos N Fat Como a questão pede o menor coeficiente de atrito que permite que o sistema ainda esteja em equilíbrio, isso indica que o sistema encontra-se na iminência de escorregar e, portanto, podemos usar a “condição de iminência” para o corpo B: Condição de iminência de escorregar: Fat = Fatmax = .N Substituindo, podemos facilmente determinar o coeficiente de atrito : T = Fat + M.g.sen M.g = .N + M.g.sen M.g = .M.g.cos + M.g.sen M.g – M.g.sen = .Mg.cos M.g.( 1 – sen ) = .Mg.cos = 1 sen cos Aula 3 - Questão 10 - resolução a) O enunciado garante que o sistema encontra-se em equilíbrio, portanto temos: 2.mg = T1 e T1 = Fat Fat = T1 = 2.mg além de N = 3.mg A B 2.mg T1 T1Fat 3.mg N Figura 1 b) A expressão Fat = E .N é a chamada de condição de iminência e só é válida se a caixa estiver na iminência de escorregar. O enunciado informa apenas que a caixa está em equilíbrio, podendo estar ou não na iminência de escorregar. Portanto, não há como se determinar o valor do E com os dados que dispomos. Nessas condições, só podemos garantir que Fat E .N. c) O enunciado garante que o sistema encontra-se em equilíbrio, portanto temos: 2.mg = T1 e T1 = Fat Fat = T1 = 2.mg além de N = 3.mg A B 2.mg T1 T1Fat 3.mg N Figura 1 Como o Fat estático é capaz de “segurar” uma força 2mg, certamente ele será capaz de segurar 1,5m.g , 1.m.g, 0,5.m.g .... etc Não temos como saber se Fat consegue segurar mais que 2.m.g, visto que não conhecemos o E. Assim, garantimos até agora apenas um Fatmax = 2.m.g. A B 2.mg T1= 2mg Fat 3.mg N C T1= 2mg tendência de escorregar T2 T2 Pc Figura 2 A caixa C mais pesada que se pode pendurar de forma que ainda se possa garantir que a caixa A não escorregará (figura 2) está relacionada com o maior valor que o Fat consegue atingir nessa questão, até agora, 2m.g. Como queremos uma caixa C mais pesada possível, a caixa A tenderá a escorregar para a esquerda (figura 2) e, portanto, o Fat sobre ela apontará para a direita . O maior Pc possível é aquele que levar Fat ao seu maior valor que se pode garantir (Fat = 2m.g), assim (figura 3): T1 + Fat = T2 2.mg + 2.mg = T2 T2 = 4.m.g mas T2 = Pc 4.m.g = mC .g mC = 4.m A B 2.mg T1= 2mg C T1= 2mg Fat = 2.m.g T2= 4mg T2= 4mg Pc = 4mg Figura 3 Aula 3 - Questão 13 - resolução a) Determinando Fat max: Fat max = E . N = E . PA = 0,5 x 80 = 40 N Assim, vemos que Fat pode assumir qualquer valor real apenas no intervalo 0 Fat 40 N. Qual valor de Fat seria necessário para que o sistema permanecesse em equilíbrio ? Condições de equilíbrio estático: PB = T = Fat 20 = T = Fat Fat = 20 N. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 429 A B P B TFat P A N T Conclusão: Como Fat segura até 40 N, ela certamente será capaz de segurar 20N, portanto, o sistema realmente encontra-se em equilíbrio e, assim, teremos: PB = T = Fat = 20N b) ) Determinando Fat max: Fat max = E . N = E . PA = 0,8 x 20 = 16 N Assim, vemos que Fat pode assumir qualquer valor real apenas no intervalo 0 Fat 16 N. Qual valor de Fat seria necessário para que o sistema permanecesse em equilíbrio ? Condições de equilíbrio estático: PB = T = Fat 80 = T = Fat Fat = 80 N. Conclusão: Como Fat só segura até 16 N, Fat não será capaz de segurar os 80 N que seriam necessários para garantir o equilíbrio do sistema, portanto, o sistema não está em equilíbrio. Ambas as caixas estão aceleradas e teremos PB > T > Fat. O Fat será cinético e valerá: Fat = Fat c = C .N = 0,4 x 20 = 8 N Precisamos aplicar a lei de Newton a cada bloco e determinar a tração T e a aceleração do sistema. Para o bloco B, podemos escrever: PB – T = mB . a 80 – T = 8.a Para o bloco A, podemos escrever: T – Fat = mA . A T – 8 = 2.a Somando as equações membro a membro, vem: 80 – 8 = 10.a a = 7,2 m/s2 . Substituindo em qualquer equação vem T – 8 = 2.a T – 8 = 2 x (7,2) T = 22,4 N Aula 3 – Questão 14 – resolução a) O coeficiente de atrito E estático é definido pelo quociente entre a força de atrito máxima (Fatmax = 40 N) e a normal N (N = P = M.g = 50N), assim temos: E = Fatmax / N = 40 / 50 = 0,8. Alternativa falsa; b) O coeficiente de atrito C cinético é definido pelo quociente entre o valor cinético da força de atrito (Fatcin = 30 N) e a normal N (N = P = M.g = 50N), assim temos: C = Fatcin / N = 30 / 50 = 0,6. Alternativa falsa; c) Estando o bloco em repouso, ele só começará a escorregar para uma força solicitante F > Fatmax, isto é, Fat > 40 N. Alternativa falsa; d) Esse mito é falso. Para entender o porquê, note que, se o bloco estiver em repouso e aplicamos sobre ele os seguintes valores crescentes de força solicitadora F = 10N, F= 20N, F = 30 N, o bloco não se moverá e a força de atrito sobre ele, em cada caso, terá o mesmo módulo da força solicitadora Fat = 10N, Fat 20N e Fat = 30 N a fim de mantê-lo parado. Vemos que a força de atrito agindo no corpo aumentou gradativamente nesse episódio ( Fat = 10N, 20N, 30N ) embora a normal N que age no corpo seja CONSTANTE, o que nos mostra que a força de atrito agindo no corpo não é diretamente proporcional N. Esse fato só ocorre em duas situações muito particulares: (1) se o corpo já estiver escorregando (atrito cinético Fatcin =C.N) ou (2) se estiver na iminência de escorregar (Fat = Fatmax =E.N). Alternativa falsa; e) Se o bloco estiver escorregando (Fat cinético Fatcin = 30N) sob ação de uma força solicitante F = 20 N, ele estará escorregando em movimento retardado (Fatcin > F). Independente de ser acelerado ou retardado, o fato de o corpo estar escorregando garante que a força de atrito assumiu o seu valor cinético Fatcin = 30N. Alternativa correta. Aula 3 - Questão 15 - resolução Resolução da Letra A: Análise do escorregamento ou não da caixa (figura 1): Passo 1) Fat max = . N = . PA = 0,8 x 600 = 480 N Assim, vemos que Fat pode assumir qualquer valor real apenas no intervalo 0 Fat 480 N. Passo 2) Qual valor de Fat seria necessário para o sistema permanecesse em equilíbrio (figura 1) ? PB = T = Fat 200 = T = Fat Fat = 200 N. A B P B TFat P A N T A B PB TFat PA N T F Figura 1 Figura 2 Conclusão: Como Fat segura até 480 N, ela certamente será capaz de segurar 200N, portanto, o sistema realmente encontra-se em equilíbrio e, assim, teremos: PB = T = Fat = 200N Resolução da Letra B: Devido à presença do peso B (figura 2), é mais fácil fazer a caixa A se mover para a direita. O menor valor de F, que deixará a caixa A na iminência de escorregar, levará o Fat ao seu valor estático máximo Fat = Fat max = 480 N. Da condição de equilíbrio + iminência, o prof Renato Brito pode escrever: F + T = Fat com T = PB = 200 N F + 200 = 480 F = 280 N. Pronto ! Uma força F = 280 N coloca a caixa na iminência de escorregar. Qualquer força F >280N moveria essa caixa para a direita. A B =200N TFat T F = 280 N P B =200N =200N=480N Aula 3 - Questão 16 - resolução Na vertical, a caixa não tem aceleração, ou seja, ela está em equilíbrio nessa direção. Assim, podemos escrever: FX FYN P Fat N + FY = P N + F.sen = P N + 160 x 0,6 = 400 N = 304 newtons Fat Max = E.N = 0,5 x 304 = 152 N Fx = F.cos = 160 x 0,8 = 128 N Sendo 128 < 152 (Fx < Fatmax), a caixa não escorregará ! Ela permanecerá em repouso permanente (equilíbrio) a = 0. Nesse caso, teremos apenas Fat = Fx = 128 N Aula 3 - Questão 17 - resolução Na vertical, a caixa não tem aceleração,ou seja, ela está em equilíbrio nessa direção. Assim, podemos escrever: N + FY = P N + F.sen = P N + 200 x 0,6 = 400 N = 280 newtons Fat Max = E.N = 0,5 x 280 = 140 N Fx = F.cos = 200 x 0,8 = 160 N Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 430 Sendo 160 > 140 (Fx > Fatmax), a caixa escorregará sim ! FX FYN P a Fat Fat = Fat cinético = C . N = 0,5 x 280 = 140 newtons A lei de Newton na horizontal permite escrever: FR = ( FX – Fat ) = m.a F.cos – Fat = m.a 200 x 0,8 – 140 = 40.a a = 0,5 m/s2 Aula 3 - Questão 19 - resolução Análise preliminar: Enquanto o corpo se move para a direita v em movimento retardado a, a força de atrito Fat é a responsável pela aceleração da caixa. Assim, a 2ª lei de Newton permite escrever: FR = m.a Fat cin = m . a . N = m.a .m.g = m.a a = .g [eq-1] A cinemática desse MUV permite escrever : V = Vo – a.T 0 = Vo – 2..g.T T = g..2 Vo [eq-2] N P V Fat a A expressão eq-2 nos mostra quais fatores influenciam o tempo T que a caixa leva até parar nesse episódio. Note que esse tempo de frenagem independe da massa da caixa. Resolução da questão: a) Aplicando a função horária da velocidade do MUV, vem: V = Vo – a.T 0 = 20 – a.( 5 ) a = 4 m/s2 b) A 2ª lei de Newton permite escrever: FR = m.a Fat cin = m . a . N = m.a .m.g = m.a a = .g 4 = x 10 = 0,4 Conselho do prof Renato Brito: Não tente memorizar expressões como eq-1 e eq-2, visto que elas tem validade restrita. Procure entender os princípios utilizados para chegar até elas, e seja capaz de reproduzir o raciocínio quando lhe for útil. Aula 3 - Questão 25 - resolução O solo aplica sobre a caixa uma força de atrito Fat = 30 N para a esquerda e uma normal N = 40 newtons para cima. Assim, a força total que o solo aplica sobre a caixa é a resultante desse 30 N com esse 40 N que, por Pitágoras, vai dar 50 N ! Pegadinha, né ? Aula 3 - Questão 27 - resolução Conforme aprendemos em sala de aula (veja suas anotações do caderno, questão 8 de classe, página 90), a distância que esse móvel percorre até parar, é dada por: 2 oVD 2. .g No 1º caso, quando freia sem ABS, travando as rodas e, portanto, derrapando na pista fazendo uso do cinético, a distância Dcin percorrida então é dada por: 2 o cin cin V D 2. .g (eq1) No 2º caso, quando freia com ABS, no limite mas sem travar as rodas, portanto fazendo uso do estático, a distância De percorrida então é dada por: 2 o e e V D 2. .g (eq2) Dividindo eq1 por eq2, membro a membro, obtemos: cin e e cin cin e cin D De D D De (0,4) = 6 (0,3) De = 4,5 m Aula 3 - Questão 28 - resolução O teorema de Pitágoras permite determinar a hipotenusa desse triângulo. Efetuando os cálculos, encontramos hipotenusa = 25m. Como a caixa está escorregando, o Fat que age sobre ela é o cinético, cujo valor é constante, dado por Fat cin = .N , onde é o coeficiente de atrito cinético. Aplicando a 2ª lei de Newton, podemos relacionar a força resultante na direção do movimento com a aceleração que ela causa: FR = m.a (P.sen – Fat ) = m.a m.g.sen – .N = m.a m.g.sen – .N = m.a, com N = m.g.cos, vem: m.g.sen – . m.g.cos = m.a cancelando a massa, vem: a = g.sen – .g.cos 15 m 20 m N P.cos Fat a P.sen sen = 15 / 25 = 3 / 5 = 0,6 cos = 20 / 25 = 4 / 5 = 0,8 Substituindo, vem: a = g.sen – .g.cos a = 10 x 0,6 – (0,5).10.(0,8) a = 6 – 4 a = 2 m/s2 A caixa desce, a partir do repouso, em MRUV, com aceleração a = 2 m/s2 percorrendo uma distância S = 25 m. Isso permite determinar quanto tempo ela gasta para percorrer essa distância: S = Vo .t + a.t2 / 2 25 = 0 + 2.t2 / 2 t = 5 s Aula 3 - Questão 29 - resolução Como a caixa está escorregando, o Fat que age sobre ela é o cinético, cujo valor é constante, dado por Fat cin = .N , onde é o coeficiente de atrito cinético. Aplicando a 2ª lei de Newton, podemos relacionar a força resultante na direção do movimento com a aceleração que ela causa: FR = m.a (P.sen + Fat ) = m.a m.g.sen + .N = m.a m.g.sen + .N = m.a, com N = m.g.cos, vem: m.g.sen + . m.g.cos = m.a cancelando a massa, vem: a = g.sen + .g.cos N P.cos Fat a P.sen V Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 431 Aplicando a equação de Torricelli no movimento retardado da subida, temos: V2 = Vo2 2.a.D, com V = 0 e a = a = g.sen + .g.cos 02 = Vo2 2.( g.sen + .g.cos).D D = 2 oV 2g.(sen cos ) Aula 3 - Questão 30 - resolução N P.cos a P.sen V 1º caso: Inicialmente sem atrito: Aplicando a 2ª lei de Newton na direção da rampa, vem: FR = m.a m.g.sen = m.a a = g.sen 2º caso: Agora com atrito, aplicando a 2ª lei de Newton na direção da rampa, vem: N P.cos Fat a P.sen FR = m.a’ m.g.sen Fat = m.a’ m.g.sen .m.g.cos = m.a’ g.sen .g.cos = a’ Conforme solicitado no enunciado, temos: a' = a / 2 a = 2.a’ g.sen = 2.(g.sen .g.cos) sen = 2.sen 2.cos sen = 2..cos = tg / 2 para = 45o, vem: = 0,5 Aula 3 – Questão 31 – resolução Durante a subida: Aplicando a 2ª lei de Newton, podemos relacionar a força resultante na direção do movimento com a aceleração que ela causa: FR = m.a (P.sen + Fat ) = m.a m.g.sen + .N = m.a m.g.sen + .N = m.a, com N = m.g.cos, vem: m.g.sen + . m.g.cos = m.a cancelando a massa, vem: a = g.sen + .g.cos N P.cos Fat a P.sen V Durante a descida: Aplicando a 2ª lei de Newton na direção da rampa, vem: N P.cos Fat a P.sen FR = m.a’ m.g.sen Fat = m.a’ m.g.sen .m.g.cos = m.a’ g.sen .g.cos = a’ Vemos claramente que a > a’ , portanto o gráfico correto da aceleração em função do tempo será o II . Lembrando que, no gráfico V x t, a aceleração está relacionada à inclinação , o gráfico correto da velocidade será o IV. Aula 3 - Questão 35 - resolução Decompondo a força F, podemos determinar suas componentes: FX = F.sen = 50 x 0,6 = 30 N FY = F.cos = 50 x 0,8 = 40 N P = m.g = 20 N Eita ! Se FY > P, a caixa tende a escorregar prá cima ! Portanto, receberá da parede um Fat para baixo conforme a figura acima. Análise do escorregamento da caixa: Passo 1: Fat max = E. N = E . FX = 0,5 x 30 = 15 N, ou seja: 0 Fat 15N Passo 2: Condição de equilíbrio vertical da caixa: Fat + P = FY Fat + 20 = 40 Fat = 20N. F X NN Fat P Fat P F Y F X F Y Conclusão: Como o Fat necessário para que a caixa fique em equilíbrio (Fat = 20N) está fora do intervalo de valores possível para o Fat nas condições dessa questão ( 0 Fat 15N), a caixa vai escorregar (acelerar) para cima inevitavelmente. Assim, o Fat será cinético e seu valor será dado por: Fat cin = C .N = C .FX =0,4 x 30 = 12N Fat = Fat cin = 12N Com que aceleração o bloco vai escorregar para cima ? Determinemos através da 2ª lei de Newton: FR = m.a (FY – P – Fat ) = m.a (40 – 20 – 12) = 2.a a = 4 m/s2 . Aula 3 - Questão 39 - resolução Seguindo o mesmo raciocínio da questão 13 de classe, o aluno concluirá que: A condição para a caixa A não escorregar é: a A . g a 0,35 x 10 a 3,5 m/s2 , onde a é a aceleração do caminhão. A condição para a caixa B não escorregar é: a B . g a 0,30 x 10 a 3,0 m/s2 , onde a é a aceleração do caminhão. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 432 m.g N N Fat Fat a a Qual o maior valor de a que satisfaz, ao mesmo tempo, ambas as condições acima ? Sim ! Uma aceleração a = 3 m/s2 ! Porque uma aceleração a = 3,1 m/s2 já faria com que a caixa B escorregasse para trás, em relação ao caminhão ! Assim, o maior valor possível para a aceleração a do caminhão, de forma que nenhum dos dois escorregue é a = 3 m/s2 . Aula 3 - Questão 42 - resolução Quando o corredor empurra o chão para trás Fat, o chão empurra o corredor para frente Fat. Assim, a força de atrito que age sobre o homem é a força resultante externa agindo sobre o homem, portanto, pela 2ª Lei de Newton, podemos escrever: FR = m.a Fat = m.a, com Fat = 0,6.m.g conforme o enunciado disse. 0,60.m.g = m.a a = 0,6.g = 0,6.(10) a = 6 m/s2 Assim, s = a.t2 / 2 = 6.(2)2 / 2 = 12 m Aula 3 - Questão 50 - resolução a) no vácuo (sem a resistência do ar), a aceleração de queda livre de qualquer corpo é dada por: a = RF Peso massa g g massa massa massa b) Aprendemos nas paginas 82 e 83 da teoria que a força de resistência do ar que age no corpo em queda é dada por : FRes = 2 1 .Cx..A.V n = K.V n com K = 2 1 .Cx..A A velocidade limite atingida por elas, em queda, pode ser determinada fazendo: P = K.Vn m.g = K.Vn V = n K g.m VL = n K g.m Como as duas esferas têm o mesmo formato esférico (mesmo Cx), têm a mesma área A de secção transversal à direção do movimento, se movem através do mesmo ar (mesma densidade ), significa que elas têm o mesmo valor do coeficiente K. Entretanto, a bola de ferro de raio R tem maior massa do que uma bola de isopor de mesmo raio R, portanto, atingirá maior velocidade limite vL e, portanto, chegará ao solo antes. c) como vemos, o formato do corpo, assim como sua massa, só é relevante quando a resistência do ar é levada em conta. No vácuo, todos caem juntos independentemente do formato e da massa. Aula 3 - Questão 51 - resolução Aprendemos nas paginas 82 e 83 da teoria que a força de resistência do ar que age no corpo em queda é dada por : FRes = 2 1 .Cx..A.V n = K.V n com K = 2 1 .Cx..A A velocidade limite atingida por elas, em queda, pode ser determinada fazendo: P = K.Vn m.g = K.Vn V = n K g.m VL = n K g.m Como as duas esferas têm o mesmo formato esférico (mesmo Cx), têm a mesma área A de secção transversal à direção do movimento, se movem através do mesmo ar (mesma densidade ), significa que elas têm o mesmo valor do coeficiente K. Assim, como as bolas de chumbo e madeira diferem apenas pela massa m, de acordo com o resultado encontrado para a velocidade limite VL, vemos que a bola que atingirá maior velocidade limite será a bola que tiver maior massa m (a de chumbo). Desta forma, a de chumbo atinge maior velocidade e, assim, chega ao solo antes. Ainda que fosse considerado o empuxo do ar, a resposta não mudaria. Durante a queda da bola, ao atingir a velocidade limite (FR = 0), o equilíbrio das forças daria: E + K.Vn = P As bolas sofrem empuxos iguais do ar, por terem volumes iguais e estarem mergulhadas no mesmo fluido de mesma densidade. Isolando a velocidade limite V na expressão acima, temos: E + K.Vn = P K.Vn = m.g E VL = m.g E k k Assim, como as bolas de chumbo e madeira diferem apenas pela massa m, de acordo com o resultado encontrado para a velocidade limite VL acima, vemos que a bola que atingirá maior velocidade limite será a bola que tiver maior massa m (a de chumbo). Desta forma, a de chumbo atinge maior velocidade e, assim, chega ao solo antes. De fato, se levarmos em conta resistência do ar, a bola que pesa MAIS chegará ao solo antes da bola mais leve, com dizia o velho Aristóteles. Entretanto, se consideramos vácuo, isto é, se a resistência do ar puder ser desprezada, bolas de pesos diferentes chegam ao solo juntas, como corrigiu Galileu. O erro do Aristóteles foi achar que estava enunciando leis gerais do movimento, quando, na verdade, todas as leis do movimento dele traziam embutidas o atrito como parte inerente do movimento, o que é um erro. Afinal, é possível ocorrer movimento sem atrito nem qualquer resistência. Aula 3 - Questão 52 - resolução Análise preliminar: Quanto vale o atrito disponível capaz de impedir o escorregamento dessa caixa, o famoso Fatmax ? Ora, Fatmax = ×N = 0,35 × 9000 = 3150 N Portanto, se Fatmax = 3150N, a força de atrito “consegue segurar” ate 3150N sem escorregar. Quem segura 3150N, segura 2900 N ? sim ! A caixa vai escorregar ? Não ! Então quanto vai valer o Fat ? Ora, Fat = F = 2900 N ! Já pensou se Fat fosse maior do que F ? Se Fat fosse maior do que F, o atrito empurraria a caixa contra o operador, corra, mande benzer sua casa !! Teria fantasmas na jogada ! Quando essa questão caiu na Unifor, todos os meus alunos lembraram que essa questão é manjada já das nossas apostilas e das nossas questões de classe e pensaram: é a noooova ! AULA 4 – Dinâmica do Movimento curvilíneo Aula 4 - Questão 6 - resolução S = 2 – 8.t + 3.t2 (SI). Determine, no instante t = 2 s: a) a velocidade do móvel Comparando com a função geral S = So + Vo .t + (a/2).t2 , temos que: So = 2m, Vo = –8 m/s, a/2 = 3 a = 6 m/s2 Assim, V = Vo + a.t V = –8 + 6.t Para t = 2s, temos que V = –8 + 6.t = –8 + 6 x2 V = 4 m/s Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 433 b) a intensidade da componente tangencial da força resultante a aceleração escalar é o módulo da aceleração tangencial a cada instante: aTG = a = 6 m/s2, conforme determinamos inicialmente, a partir da função horária. Aplicando a 2ª lei de Newton na direção tangencial, vem: FR TG = m. aTG FR TG = 10 x 6 FR TG = 60 N c) a intensidade da componente centrípeta da força resultante aCTP = V2 / R , com V = 4 m/s (em t = 2 s) e R = 2m, assim : aCTP = V2 / R = 42 / 2 aCTP = 8 m/s2 Aplicando a 2ª lei de Newton na direção tangencial, vem: FR CTP = m. a CTP FR CTP = 10 x 8 FR CTP = 80 N d) a intensidade da força resultante Achando a resultante das duas componentes perpendiculares entre si, pelo teorema de Pitágoras, vem: (FR )2 = (FR TG)2 + (FCTP)2 (FR )2 = ( 60)2 + ( 80)2 FR = 100 N Aula 4 - Questão 7 - resolução V 60o a tg ctp Actp = V² / R e, da figura acima , vemos que Actp = a . cos60 Assim, o prof Renato Brito pode escrever : Actp = V² / R = a . cos60, com R = 1 m V² / 1 = 32 x 0,5 v = 4 m/s Aula 4 - Questão8 - resolução Em cada expressão abaixo, use a velocidade correta da bolinha em cada ponto: TA P = M.(VA)2 / R TB P.cos60 = M.(VB)2 / R TC = M.(VC)2 / R TD + P = M.(VD)2 / R Aula 4 - Questão 9 - resolução FR ctp = Fin – Fout = M.V2 / R Sendo N a normal que age no piloto e P, o peso do piloto, podemos escrever: FR ctp = Fin – Fout = M.V2 / R N – P = M.V2 / R N = M.V2 / R + M.g , com V = 144 km/h = 40 m/s N = 70 x 402 / 40 + 70 x 10 = 3500 N = 3500 newtons P N Lembre-se que o peso aparente é dado pelo valor da força normal N, ou seja, N = Peso aparente = m gaparente Assim, para calcular a gravidade aparente, vem: N = Peso apar = M . gapar 3500 = 70 . gapar gapar = 50 m/s2 = 5g !!!!! Aula 4 - Questão 10 - resolução Seguindo o mesmo raciocínio da questão anterior, vem: FR ctp = Fin – Fout = M.V2 / R N – P = M.V2 / R N = M.V2 / R + M.g , com V = 210 m/s Assim, o quociente N / P = N / M.g é dado por: 2 2 2 2 N 1 M.V 1 V M.g 1 M.g M.g R M.g R.g N V 210 1 1 8 N 8.M.g M.g R.g 630 10 Assim, no ponto mais baixo da curva, o piloto sentirá um peso aparante (N) 8 vezes maior do que o seu próprio peso e, portanto, desmaiará. Aula 4 - Questão 11 - resolução Sendo N a normal que age no piloto e P, o peso do piloto, percebemos que apenas a normal N está sobre o eixo centrípeto, naquela posição do avião, portanto, apenas a normal N será a responsável pela aceleração centrípeta do avião, naquele ponto: FR ctp = Fin – Fout = M.V2 / R N – 0 = M.V2 / R P N ctp tg N = M.V2 / R , com V = 216 km/h = 60 m/s N = 80 x 602 / 90 = 3200 N = 3200 newtons Aula 4 - Questão 21 - resolução A figuras 1 mostra o diagrama das forças tração T e peso P que agem num pêndulo simples, durante a sua oscilação. Adotando-se o par de eixos padrão (tangencial e centrípeto), decompõe-se a força que encontra- se fora do par de eixos (no caso o peso P). T P.cos P.s en FR ctp FR tg FR figura 1 figura 2 A 2a lei de Newton na direção radial (centrípeta) permite escrever: FRctp = T – P.cos = N40 75,3 )5.(6 R V.m 22 FRctp = 40 N Na direção tangencial, a força resultante tangencial vale: FR tg = P.sen = 60. sen30o = 60 . 0,5 = 30 N FR tg = 30 N Assim, a força resultante agindo na bola é dada pelo teorema de Pitágoras: (FR)2 = (FRctp)2 + (FRtg)2 (FR)2 = (40)2 + (30)2 FR = 50 N Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 434 Aula 4 – Questão 22 – resolução Apenas a tração T e o peso P agem sobre a bolinha do pendulo. Usando o par de eixos padrão (tangencial e radial), decompomos a força peso P em suas componentes: C P .cos T P P. se n C B (T- P .cos) (P .se n ) Em seguida, identificamos a componente tangencial (FTg = P.sen) da força resultante FR e a componente centrípeta (FTg = T P.cos) da força resultante FR. Finalmente, encontramos a força resultante agindo na bolinha: C B (T-P.cos) (P .se n ) FR(T-P.cos) Se a força resultante FR aponta na direção horizontal, o triangulo retângulo nos permite escrever: 2 2 2 cateto oposto T P.cos tg cateto adjacente P.sen sen T P.cos P.sen T P.cos cos P.sen cos P.cos P.sen P.1 T P.sec cos cos cos Aula 4 - Questão 23 - resolução A figuras 1 mostra o diagrama das forças tração T e peso P que agem num pêndulo simples, durante a sua oscilação. Adotando-se o par de eixos padrão (tangencial e centrípeto), decompõe-se a força que encontra- se fora do par de eixos (no caso o peso P). A 2a lei de Newton na direção radial (centrípeta) permite escrever: Fctp = FIN – FOUT = m. actp Fctp = T – PY = m. actp , com PY = P.cos Fctp = T – P.cos = m. R V 2 Entretanto, na posição B da oscilação (figura 2), ele encontra-se momentamente em repouso (V = 0, actp = 0), o que permite escrever: T P Py Px T P.cos P.s en V = 0 actp = 0 figura 1 figura 2 Fctp = T – P.cos = m. 2V R = m. 0 R 02 T = P.cos Ou seja, no extremo da oscilação, a tração T e a componente P.cos momentaneamente se cancelam (figura 2). Naquele instante, a força resultante agindo sobre o pêndulo será apenas a componente P.sen. Assim, no extremo da oscilação, a 2ª lei de Newton permite escrever: FR = m.a m.g.sen = m.a a = g.sen Naquele instante, a aceleração resultante do pêndulo será totalmente tangencial e terá módulo a = g.sen. Aula 4 - Questão 24 - resolução Na situação inicial de equilíbrio, temos: T2X = T1 e T2Y = T2.cos = P T2 = P / cos (eq1) T1 T2 P Quando o fio é rompido, a tração no fio 1 se anula (pois o fio foi cortado) e o pêndulo não estará mais em equilíbrio, passando a valer as equações da Dinâmica do pêndulo simples: T2' P.cos P.sen FRctp = Fin Fout = T2’ P.cos = m.v2 / R Entretanto, como o fio acabou de ser rompido, teremos ainda v = 0, portanto: T2’ P.cos = m.v2 / R = 0 T2’ = P.cos (eq2) Dividindo eq1 por eq2, temos: 22 2 2 P T 1cos sec T ' P.cos cos Aula 4 - Questão 29 - resolução Para a bolinha sobre a mesa, usamos a idéia do esquema de forças da figura 70, página 104, afinal, seu movimento trata-se de um MCU num plano horizontal: Na vertical, temos: N = m.g (eq1) Na direção radial, temos: FR ctp = Fin Fout = m.v² / R T 0 = m.v² / R T = m.v² / R (eq2) Adicionalmente, como a caixa pendurada encontra-se em equilíbrio, temos: T = M.g (eq3) A partir de eq2 e eq3, chega-se à resposta do problema. Aula 4 - Questão 30 - resolução Como a moeda não apresenta aceleração vertical, ela está em equilíbrio na vertical, podemos escrever: N = P = M.g [eq-1] Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 435 Na direção radial ou centrípeta, a dinâmica do movimento curvilíneo nos permite escrever a 2a Lei de Newton: FR ctp = Fin – Fout = M. (2. R) Fat – 0 = M. (2 . R) Fat = M. (2 . R) [eq-2] N Fat P Lembrando que a força de atrito estática “não é a mulher-maravilha”, ela trabalha dentro de um limite, podemos escrever: Fat Fat max Fat . N [eq-3] A condição para que as equações 1 e 2 sejam satisfeitas, dentro dos limites impostos pela equação 3, é encontrada, substituindo-se 1 e 2 em 3: Fat . N M. (2 . R) . M.g 2 . R . g, como todos os números são positivos, podemos simplesmente isolar : R g. 0,1 10 0,25 2 rad/s max = 2 rad/s Aula 4 - Questão 31 - resolução Durante o movimento de cada bloquinho, a força de atrito radial produz a aceleração centrípeta (actp) necessária para a execução do movimento circular. Enquanto os três bloquinhos giram solidários ao disco, semescorregar, eles compartilham da mesma velocidade angular do disco, mesmo período e mesma frequência. A B C x 2x 3x N P Fat Assim, aplicando a 2ª lei de Newton na direção radial para um bloquinho qualquer, temos: FRctp = m. actp Fat = m.2.R (eq1) Equilíbrio vertical: N = P N = m.g (eq2) Admitindo iminência de escorregar: Fat = Fat max = .N (eq3) De eq1, eq2 e eq3, temos: Fat = m.2.R .N = m.2.R .m.g = m.2.R max = .g R (eq4) A relação eq4 informa a velocidade angular crítica acima da qual o bloco escorregará. Como vemos, a massa de cada bloquinho não influencia nessa velocidade angular crítica. Calculando essa velocidade angular crítica para cada um dos blocos A, B e C, com os valores fornecidos, temos: max-A = .g R = 0,30. g x max-B = .g R = 0,50.(g) 2x = 0,25. g x max-C = .g R = 1,20.(g) 3x = 0,40. g x Vemos que as velocidades angulares críticas dos blocos seguem a ordem max-B < max-A < max-C. Assim, quando o disco vai girando com velocidade angular , todos os blocos A, B e C giram juntos com o disco, compartilhando dessa mesma velocidade angular . Entretanto, a velocidade angular do sistema vai aumentando e, cedo ou tarde, atingirá a velocidade angular crítica do bloco B, que escorregará nesse momento (B é o primeiro a escorregar). Em seguida, a velocidade angular do disco continua aumentando até que a velocidade angular crítica do bloco A será atingida, levando A a escorregar. Finalmente, a velocidade angular do sistema continua aumentando até atingir a velocidade angular crítica do bloco C, que escorregará por último. Aula 4 - Questão 39 - resolução Apenas duas forças agem no carro: a normal N e o peso P, visto que o enunciado afirma que a curva está sendo traçada sem a ajuda da força de atrito, graças à inclinação da pista. A resultante centrípeta é dada por: FR ctp = Fin – Fout = ( Nx – 0) = N.sen = m.(V2 / R) [eq-1] Na direção vertical, podemos escrever: Ny = N.cos = m.g [eq-2] Com V = 180 km/h = 50 m/s e R = 820m Dividindo [eq-1] por [eq-2], vem: g.R V tan 2 = 10820 502 = 8200 2500 = 0,304 N P Consultando a tabela trigonométrica fornecida na questão, vemos que tan17 = 0,306 e, portanto, = 17. Aula 4 - Questão 40 - resolução Analogamente à questão anterior, vem: g.R V tan 2 2 o Vtan30 R.g 2 23 V 1,7 V v 40 m / s 3 282 10 3 2820 Aula 4 - Questão 43 - resolução Ver demonstração na página 104, figura 73 Aula 4 - Questão 45 - resolução Apenas duas forças agem num pêndulo: a tração T e o peso P. No caso do pêndulo cônico, a resultante centrípeta é dada por: FR ctp = Fin – Fout = ( T.sen – 0) = T.sen = m.(2.R) [eq-1] Na direção vertical, podemos escrever: T.cos = m.g [eq-2] Dividindo [eq-1] por [eq-2], vem: tan = 2 . R / g [eq-3] T.cos P T.sen eixo ctp O triângulo retângulo permite determinar a tan: Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 436 Tan = R / H [eq-4] Das relações 3 e 4, podemos escrever: tan = 2 . R / g = R / H , cancelando R , vem: 2 . H = g = constante ( g não muda, concorda?) Assim, podemos dizer que: antes2 . Hantes = depois2 . Hdepois = g = constante (6)2 . 1 = (3)2 . Hdepois Hdepois = 4 m R L H Aula 4 - Questão 46 - resolução M T m.g T M.g N Fat M T. co s m.g M.g N Fat T.sen T.cos T.sen ctp Apenas duas forças agem num pêndulo: a tração T e o peso P. No caso do pêndulo cônico, a resultante centrípeta é dada por: FR ctp = Fin – Fout = ( T.sen – 0) = T.sen = m.(2.R) [eq-1] Na direção vertical, podemos escrever: T.cos = m.g [eq-2] A caixa sobre a mesa está em equilíbrio e na iminência de escorregar. Assim, podemos escrever: Condição de equilíbrio da caixa: Vertical: T.sen + N = M.g [eq-3] Condição de equilíbrio da caixa: Horizontal: T.cos = Fat [eq-4] Condição de iminência: Fat = Fatmax: Fat = .N [eq-5] Note que a tração T que age na caixa é a mesma tração T que age no pêndulo, visto que se trata do mesmo fio ideal. Substituindo 1 em 3, vem: T.sen + N = M.g m.(2.R) + N = M.g N = M.g – m.(2.R) [eq-6] Substituindo [eq-6], [eq-2] e [eq-4] na relação [eq-5], vem: Fat = .N T.cos = .N T.cos = . ( M.g – m.2.R ) m.g = .( M.g – m.2.R) = R..mg.M g.m 2 = 20 20 5,0.22104,2 102 2 = 1 = 1 Aula 4 - Questão 51 - resolução 2 2 2 2 2 2 actp .R 640.g (2 .f ) . R 640 10 4 .f . (0,1) 6400 4 10.f . (0,1) 6400 4 f 6400 f 40Hz f = 40 voltas/seg = 40 x 60 RPM = 2400 RPM Aula 4 - Questão 52 - resolução A 2ª Lei de Newton na direção centrípeta nos permite escrever: FR ctp = Fin – Fout = M. (2. R), com = 2..f Fel = k.x = M. (2..f)2.R k.x = 4.M.2.(f)2.R, com R = Lo + x Nessa questão, o enunciado diz que o raio da trajetoria não muda, o que implica que a deformação x da mola permanence invariável. Assim, de acordo com o resultado encontrado acima, vemos que a constant elastic da mola é diretamente proporcional a (f)2: 2 2 o4M. .(f) .(L x)k x Portanto se a frequencia f do movimento duplica sem que o raio da trajetoria seja alterada (deformação x da mola constante), só se a constante elastica k da mola quadruplicar. Assim, k2 = 4.k1. REFERENCIAIS NÃO INERCIAIS Aula 4 - Questão 5 – Referenciais não inerciais a) seja s o comprimento dessa hipotenusa. Da geometria, podemos escrever: h 2,7 sen 0,6 0,6 s 4,5m s s b) dentro desse elevador, a gravidade resultante valerá: g’ = g+a = 10 + 5 = 15 m/s2. Na colocação de forças nesse bloquinho, a normal N cancela com o P’.cos e sobrará apenas a componente P’.sen ladeira abaixo, que será a responsável pela aceleração a’ do bloco ladeira abaixo, em relação ao elevador. Aplicando a 2ª lei de Newton ao bloco, teremos: FR = m.a’ P’.sen = m.a’ m.g’.sen = m.a’ m.(g+a).sen = m.a’ a’ = (g+a).sen = 15×(0,6) = 9 m/s2 c) Teremos um MUV ladeira abaixo, portanto escrevemos: s = Vo’.t + a’.t2 / 2 4,5 = 0 + 9.t2 / 2 t = 1 s AULA 5 – Trabalho e Energia Aula 5 - Questão 1 - resolução O enunciado afirmou que o caminhão e o carro estão se movendo com energias cinéticas iguais. Entretanto, a massa do caminhão, com certeza, é maior que a massa do carro. Ecin Caminhão = Ecin Carro M .v2 2 = V2M. 2 Assim, facilmente concluímos que a velocidade do carro é maior que a velocidade do caminhão. Afirmativa I é verdadeira. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 437 O trabalho realizado para frear cada móvel é a variação da Ecin que cada um sofre durante a frenagem. Como no início ambos têm a mesma energia cinética (segundo o enunciado) e, ao final, ambos terão Ecin nula (vão parar), é fácil perceber que o trabalhoque se realiza para parar qualquer um desses dois móveis será exatamente o mesmo = Ecin F – Ecin i. Afirmativa II é falsa. Os trabalhos realizados serão os mesmos em cada caso: A = FA . DA = B = FB . DB Se eles forem realizados com forças de intensidades iguais em cada caso (FA = FB), eles certamente irão requerer deslocamentos iguais ( DA = DB). Afirmativa III é falsa Se essas respostas vão um pouco contra a sua intuição física, isso ocorre porque você (sem querer) está imaginando situações do dia-a-dia, carros e caminhões andando com velocidades iguais, em vez de energias cinéticas iguais, como foi proposto no problema. Se as velocidades fossem iguais, certamente a Ecin do caminhão seria bem maior que a do carro, o trabalho para frear o caminhão seria bem maior e a distância percorrida pelo caminhão até parar também seria maior. O charme dessa questão, portanto, é exatamente ela ter proposto que as suas energias cinéticas é que são inicialmente iguais, a fim de avaliar os seus conhecimentos conceituais. Aula 5 - Questão 2 - resolução TN = 0 TFAT = 0 + (–Fat. b) TP = 0 TF = F. (a + b) Pelo princípio do trabalho total, temos: total = TN + TFAT + TP + TF = Ecin = EcinF – Ecini –Fat . b + F. (a + b) = 0 – 0 Fat = F .(a + b) / b = F . ( a/b + 1) Aula 5 - Questão 3 - resolução TN = 0 TFAT = TFAT1 + TFAT2 = (1.m.g.d1) + (2.m.g.d2) TP = 0 Pelo princípio do trabalho total, temos: total = TN + TFAT + TP = Ecin = EcinF – Ecini 0 1.m.g.d1 2.m.g.d2 + 0 = 0 m.vo2/2 Cancelando a massa e multiplicando membro a membro por 2, vem 2.1.g.d1 + 2.2.g.d2 = vo2 2.(0,3).10.1 + 2.(0,25).10.2 = 16 = vo2 vo = 4 m/s Aula 5 - Questão 5 - resolução Pelo princípio do trabalho total, podemos escrever: T total = Ecin F – Ecin i –F.D = 0 – m.V2/ 2 F.D = m. V2 / 2 A questão afirma que quando a bala é atirada com velocidade V1, ela penetra D1 : 2 V.m D .F 2 1 1 Por outro lado, quando a bala é atirada com velocidade V2, ela penetra D2. : 2 V.m D .F 2 2 2 Note que a força F é a mesma em casa episódio, conforme o enunciado. Dividindo uma equação pela outra, vem: V V D D 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 1 V V D D 2 2 600 400 D cm10 9 4 D cm10 2 D2 = 22,5 cm Aula 5 - Questão 7 - resolução F(N) X(m) -2 1 4 6 + - 0 F = 2x - 2 Calcularemos os trabalhos no intervalo [0m, 4m]. A posição inicial é x = 0 m, a posição final é x = 4m. Ttotal = TP + TN + TF = EcinF – Ecin i O trabalho da força F no intervalo [0m, 4m] é calculado pela área sob o gráfico. A área inferior é tomada como negativa (força contrária ao eixo X) e a área superior é tomada como positiva (força a favor do eixo X ). Assim: TF = b h B H 2 2 = 2 )14(6 2 12 = –1 + 9 = +8 J Ttotal = TP + TN + TF = EcinF – Ecin i 0 + 0 + 8 = (0,8).V2 / 2 – (0,8).42 / 2 V = 6 m/s Aula 5 - Questão 8 - resolução Calcularemos todos os trabalhos entre os pontos inicial e final. Note que temos Vinicial = 0 e Vfinal = 0. Tpeso = Tpeso-vert + Tpeso-hor = +(m.g).h + 0 , (pela trajetória alternativa) Tnormal = 0 , = 90 com a trajetória original em cada ponto do percurso. h d m início finaltrajetória original trajetória alternativa Note que a rampa é lisa, só há Fat no trecho horizontal Fat = u.N = u.m.g Tfat = T fat rampa + Tfat-hor = 0 – Fat.d = –Fat. d = –u.m.g.d T total = TP + T fat + TN = Ecin F – Ecin i +m.g.H – u.m.g.d + 0 = 0 – 0 d = H / u Aula 5 - Questão 9 - resolução Emec F = Epot F + Ecin F = 0 + 0 = 0 Emec i = Epot i + Ecin i = M.g.H Aplicando TFNC = Emec F – Emec i , vem: TFNC = Emec F – Emec i T fat + Tnormal = 0 – M.g.H –u.mg.D + 0 = 0 – M.g.H D = h / u = 5 / 0,2 D = 25 m , mas o que essa distância D significa ? A caixa percorreu 25 m em trechos com atrito, ou seja, 25 m no trecho horizontal. Assim ela andou 10 m AE, mais 10 m EA , mais 5 m AC, parando no ponto C, percorrendo um total de 25 m na presença do atrito. Note que as paredes são lisas, não têm atrito, não consomem Emec, somente o trecho horizontal dissipa Emec em calor. A caixa pára no ponto C. Aula 5 - Questão 10 - resolução TFNC = Emec F – Emec i , onde o início é o ponto A e final é o ponto D. Emec F = Epot F + Ecin F = 0 + 0 = 0 Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 438 Emec i = Epot i + Ecin i = M.g.H + M.v2 / 2 O trabalho do Fat T fat no percurso todo é o trabalho realizado apenas no trecho horizontal, visto que a rampa é lisa: T fat = – fat.d = (u.N).d = –u.M.g.d Aplicando TFNC = Emec F – Emec i , vem: TFNC = Emec F – Emec i Tfat + Tnormal = 0 – ( M.g.H + M.v2 / 2 ) –u.Mg.d + 0 = 0 – ( M.g.H + M.v2 / 2 ) u.Mg.d = M.g.H + M.v 2 / 2 u.g.d = g.H + v2 / 2 0,1 x 10 x d = 10 x 7 + ( 2)2 / 2 d = 70 + 2 d = 72 m Aula 5 - Questão 11 - resolução início final x H = TFNC = Emec F – Emec i , onde o início é o ponto A e o ponto final é onde a caixa finalmente pára a prá voltar, a uma altura h do solo, como mostra a figura acima. Emec F = Epot F + Ecin F = 0 + M.g.(x) Emec i = Epot i + Ecin i = M.g.H + 0 = M.g.H O trabalho do Fat T fat no percurso todo é o trabalho realizado apenas no trecho horizontal, visto que as rampas são lisas: T fat = –fat.d = u.(N).d = –u.M.g.d, onde d = BC = 5m Aplicando TFNC = Emec F – Emec i , vem: TFNC = Emec F – Emec i T fat + Tnormal = M.g.x – M.g.H –u.Mg.d + 0 = M.g.x – M.g.H –u.d + 0 = x – H – 0,4 x 5 = x – 3 –2 = x – 3 x = 1m Aula 5 - Questão 14 - resolução Claramente temos um sistema conservativo, visto que a única força que realiza trabalho é a força peso (a normal N é não-conservativa, mas não realiza trabalho nesse episódio). Assim, podemos escrever: EpotA + EcinA = Epot c + Ecin c = Epot d + Ecin d M.g.H + 0 = M.g.h + M.(Vc)2 / 2 = 0 + M.(Vd)2 / 2 g.H + 0 = g.h + (Vc)2 / 2 = 0 + (Vd)2 / 2 10 x H = 10 xh + (10)2 / 2 = 0 + (20)2 / 2 10 H = 10h + 50 = 0 + 200 h = 15m , H = 20 m Aula 5 - Questão 16 - resolução 1 2 V o V o H1 H2 g g.s en Claramente temos um sistema conservativo, visto que a única força que realiza trabalho é a força peso. Para calcular a altura máxima atingida por cada bola, vemos que cada uma delas parte com a mesma velocidade inicial Vo e ambas param ao atingir a altura máxima. Assim, pela conservação de energia, podemos escrever: Emec i = Emec f 2 V.M 2o = M.g.H H = g.2 V 2o . Vemos queessa altura máxima atingida só depende da velocidade inicial Vo e da gravidade g. Essa é a altura máxima atingida tanto pela bola 1 como pela bola 2, visto que ambos têm a mesma velocidade inicial Vo. H1 = H2 = g.2 V 2o . As bolas partem com a mesma velocidade inicial Vo e vão ser retardadas até parar. Qual delas vai levar mais tempo para ser retardada até parar? Logicamente, aquela que for retardada de forma mais suave, com menor aceleração, vai demorar mais tempo até parar. A bola 1 é retardada com aceleração a1 = g M g.M M FR , ao passo que a bola 2 é retardada com aceleração a2 tal que: a2 = sen.g M sen.g.M M FR . Vemos que a bola 2 é retardada mais suavemente, mais lentamente, visto que g.sen < g. Isso sugere que ela vai demorar mais tempo até parar. Imagine, para facilitar, a1 = g = 10 m/s2 e a2 = g.sen = 5 m/s2 (só para exemplificar). Se as duas bolas são lançadas com Vo = 30 m/s, qual delas levará mais tempo prá parar ( v = 0) ? Bola 1 ( Vo = 30 m/s diminuindo de 10 em 10 m/s a cada 1 seg) V (m/s) 30 20 10 0 (parou !) T(s) 0s 1s 2s 3s Bola 2 ( Vo = 30 m/s mas diminuindo apenas de 5 em 5 m/s a cada 1 seg) V (m/s) 30 25 20 15 10 5 0 (parou !) T(s) 0s 1s 2s 3s 4s 5s 6s Logicamente, a bola 2 levará mais tempo prá parar, por isso ela chegará lá em cima depois da 1 ter chegado lá. Em suma, as bolas atingem a mesma altura máxima, mas não chegam lá ao mesmo tempo. A bola 1 chega lá antes. A bola 2 chega lá depois. Mas ambas atingem a mesma altura máxima, como se pode perceber facilmente pela conservação de energia. Aula 5 - Questão 17 - resolução Um projétil é lançado com velocidade inicial Vo (o ângulo não interessa) do alto de um prédio de altura H. Com que velocidade ele chegará ao solo ? Epot i + Ecin i = Epot f + Ecin f M.g.H + 2 V.M 2o = 0 + 2 V.M 2 , a massa cancela g.H + 2 V2o = 0 + 2 V2 V = 2 o2.g.H (V ) Agora, conhecendo Vo , g e H facilmente determinamos a velocidade final V. O ângulo não é necessário aos cálculos, visto que energia não tem direção ! O cálculo feito acima é o mesmo para as bolas A, B ou C ! Elas chegam ao solo com a mesma velocidade final V determinada pela equação acima, como pode ser facilmente percebido pela conservação de Emec (não é incrível ?!! ) .. E o tempo de vôo ? O tempo que a pedra leva para atingir o solo é determinado exclusivamente pelo movimento vertical da bola : A bola A tem VY inicial para cima . A bola B não tem Vy inicial (apenas VX ) . A bola C tem Vy inicial para baixo . Em outras palavras, olhando apenas o movimento vertical delas, a bola A foi impulsionada para cima , a bola B foi abandonada a partir do repouso e a bola C foi impulsionada para baixo , todas simultaneamente ( ao mesmo tempo) !!!! Qual delas chegará ao solo primeiro ? Resposta: Logicamente, a que foi lançada para baixo (bola C)! Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 439 Qual delas demorará mais tempo para chegar ao solo ? Resposta: Logicamente, a bola que foi impulsionada para cima (bola A), visto que ela primeiro irá subir , para depois descer. Assim, TA > TB > TC !!!!!!! Aula 5 - Questão 18 - resolução P M início final Vx H H Já sei ! Você quer saber porque não pode ser a letra B, certo ? Vamos ver como a letra B VIOLA A CONSERVAÇÃO DE ENERGIA : Veja a figura acima. No início, a bola teria Epot = M.g.H e Ecin = 0 (parte do repouso). No final, a bola teria a mesma Epot = M.g.H e teria Ecin = 2 V.M 2X Assim, teríamos: Emec final = M.g.H + M.(Vx)2 / 2 > Emec inicial = M.g.H + 0 Ela teria mais Emec ao final que no início, como pode isso, já que a única força que realiza trabalho é a força peso e ela eh conservativa !!!!!!!! ?????? No vértice do movimento parabólico, a bola terá que ter VX , isso é inevitável. Para ela pode ter esse VX sem violar a conservação de energia, ela terá uma altura menor que antes no vértice da parábola, ela perderá um pouco de Epot para ter direito a essa Ecin final, portanto, a resposta correta é a letra D mesmo. Aula 5 - Questão 22 - resolução a) Como = 60, temos que L.cos = L.cos60 = L / 2, como mostra a figura a seguir. Pela conservação de energia, temos: Epot A + Ecin A = Epot B + Ecin B M.g.H + 0 = 0 + 2 V.M 2B , com H = L/2 M.g.L / 2 + 0 = 0 + 2 V.M 2B VB = L.g H L 2 L 2 b) Para achar a tração no ponto B, temos que: T – P = R V.M 2B , com R = L e VB = L.g T – M.g = L )L.g.(M T = 2.M.g c) Olhe a figura ao lado. Quando a bola passa pelo ponto B, a força resultante que age na bola vale FR = Fin Fout = T – P, correto ? Essa força resultante aponta para o centro , ela é centrípeta, portanto, causa uma aceleração radial centrípeta para cima actp. Você está vendo alguma força sobre o eixo tangencial na posição B da figura ? Não, portanto, sem forças tangenciais, não há aceleração tangencial. Assim, a única aceleração da bola, ao passar pelo ponto B é a actp, ela é a aceleração resultante e é dada por: P T eixo tangencial eixo centrípeto aR = actp = R V2B , com R = L e VB = L.g aR = actp = L )L.g( = g , radial, apontando para cima Lembre-se, para calcular acelerações, investigue primeiro as forças ! Aula 5 - Questão 23 - resolução L L H = L 2L a) Pela figura anterior, vemos que cos = 2 1 L2 L = 60 Temos um pêndulo simples oscilando, portanto, na direção radial, no ponto A, podemos escrever: TA – P.cos = R V.M 2A , entretanto, nos extremos da oscilação a velocidade do pêndulo é momentaneamente nula VA = 0, assim: TA – P.cos = R V.M 2A TA –M.g.cos60 = R )0.(M 2 = 0 TA = M.g.cos60 = M.g / 2 , (TA = TC ) b) Para determinar a tração no ponto B, determinemos a velocidade VB por conservação de energia: Epot A + Ecin A = Epot B + Ecin B M.g.H + 0 = 0 + 2 V.M 2B , com H = L M.g.L + 0 = 0 + 2 V.M 2B VB = L.g.2 Para achar a tração no ponto B, temos que: TB – P = R V.M 2B , com R = 2L e VB = L.g2 TB – M.g = L2 )L.g.2.(M TB = 2.M.g Aula 5 - Questão 24 - resolução Sabendo a velocidade da bola no ponto mais alto do movimento, calcularemos a velocidade da bola em seu ponto mais baixo por conservação de energia: Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 440 2 2 2 2 2 m.v m.(v ') m.g.H , com H = 2R = 2L 2 2 v (v ') 16 (v ') g.2L 10 2 2 2 2 2 v ' 56 m / s No ponto mais baixo, a 2ª lei de Newton, na direção radial (centrípeta), permite escrever: FRctp = Fin Fout = 2m.(v ') R T m.g = 2m.(v ') R T 10 = 1 56 1 T = 66N Aula 5 - Questão 25 - resolução FR ctp = Fin – Fout = R V.M 2B FR ctp = (T + P) – 0 = R V.M 2B T + P = R V.M 2B , entretanto, para determinarmos a tração T, precisamosdescobrir a velocidade VB , que faremos por conservação de energia: Epot A + Ecin A = Epot B + Ecin B 0 + 2 V.M 2A = M.g.H + 2 V.M 2B , com H = 2R = 0,8 m e VB = 6 m/s 2 V2A = g.H + 2 V2B 2 )6( 2 = 10 x ( 0,8 ) + 2 V2B VB = 20 m/s Agora sim, estamos aptos a calcular a tração T no ponto mais alto da trajetória: T + P = R V.M 2B T + 2 = 4,0 )20(2,0 T = 8 N Aula 5 - Questão 26 - resolução No ponto mais alto da trajetória, podemos escrever: FR ctp = Fin – Fout = R V.M 2D FR ctp = (N + P) – 0 = R V.M 2D N + P = R V.M 2D , mas segundo o enunciado, temos N = 0 no ponto mais alto, assim: 0 + M.g = R V.M 2D VD = g.R Para determinarmos a altura H de onde o corpo foi abandonado a partir do repouso, fazemos uso da conservação de energia: Epot A + Ecin A = Epot D + Ecin D M.g.H + 0 = M.g.HD + 2 V.M 2D , com HD = 2R e VD = g.R M.g.H + 0 = M.g.(2R) + M.(g.R) 2 g.H = g.(2R) + g.R 2 H = 2,5. R Aula 5 - Questão 27 - resolução No ponto mais alto da trajetória, podemos escrever: FR ctp = Fin – Fout = 2M.V R FR ctp = (T + P) – 0 = 2M.V R T + P = 2M.V R , a esfera conseguirá passar pelo ponto mais alto da curva “nas últimas” se o fio estiver quase afrouxando ao passar por aquele ponto, isto é, T 0 . Substituindo T = 0 na relação acima, temos: 0 + M.g = 2M.V R V = g.R Para determinarmos a altura H de onde o corpo foi abandonado a partir do repouso, fazemos uso da conservação de energia: Epot i + Ecin i = Epot f + Ecin f M.g.H + 0 = M.g.HD + 2M.V R , com H = 2R e V = g.R M.g.H + 0 = M.g.(2R) + M.(g.R) 2 g.H = g.(2R) + g.R 2 H = 2,5. R Aula 5 - Questão 28 - resolução VOCÊ QUER SABE POR QUE O GRÁFICO DA ENERGIA CINÉTICA NÃO É UMA PARÁBOLA ? RESPOSTA: porque queremos o gráfico da Ecin em função de H, e não em função de V. Leia o restante para entender melhor: Um martelo de massa M caiu de uma altura H, a partir do repouso VO = 0. A energia potencial do materlo, em cada instante, em função da altura H, é dada por Epot = M.g.H1 . Vemos que Epot(H) = (M.g).H1 trata-se de uma função do 1º grau na variável H, (M.g) é apenas uma constante, portanto o gráfico Epot x H é uma reta (veja figura 1). Como apenas a força peso realiza trabalho e ela é conservativa, então a Emec se conserva durante o movimento, ou seja, Emec = constante com o passar do tempo. Assim, podemos escrever: Epot + Ecin = Emec = constante = K M.g.H1 + Ecin = K Ecin = K – M.g.H1 , onde K e M.g são constantes. Vemos que a função Ecin(H) trata-se de uma função do 1º grau na variável H. Ecin = K – M.g.H1 , por exemplo, poderia ser Ecin = 10 – 2.H1 , claramente uma função linear decrescente, cujo gráfico Ecin x H é uma reta decrescente (veja figura 2 adiante). Epot H Ecin H Figura 1 Figura 2 Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 441 Mas professor, como na expressão da Ecin = 2 V.M 2 aparece V2 , o gráfico da Ecin não deveria ser uma parábola ????? (Acredite, o prof Renato Brito lê mentes humanas !!!!!) Resposta: Seria uma parábola se fosse pedido o gráfico da Ecin em função de V ! O gráfico pedido foi da Ecin em função de H. Nesse caso, conforme mostrei anteriormente, a função Ecin(H) é uma função linear decrescente na variável H (Ecin = K – M.g.H1) , portanto seu gráfico aparece na figura 2. Aula 5 - Questão 30 - resolução 0,3 m 0,1m início final H x y NR v = 0 v = 0 Observe a figura. A caixa encontra-se inicialmente em repouso ( V = 0) na posição inicial de onde será abandonada. Ela percorrerá uma altura x + y até parar novamente (v=0) na posição final, onde adotamos o nível de referência (NR) para a Epot grav, isto é, nesse ponto final tomamos H = 0. Toda altura, para fins de cálculo de mg.H, será medido a partir do nível de referência (NR) onde adotamos H = 0 arbitrariamente. Portanto, no ponto inicial, a altura da caixa é a distância dela até o nível de referência, ou seja, H i = y + x Assim, pela conservação de Energia, podemos escrever: Epot i + Ecin i = Epot f + Ecin f M.g.(x + y) + 0 = K.x2 / 2 + 0 , onde a deformação final da mola vale x = 0,3 – 0,1 = 0,2 m 5 x 10. ( 0,2 + y) = 2000. (0,2)2 / 2 50. ( 0,2 + y) = 40 ( 0,2 + y) = 0,8 y = 0,6 m mas qual a altura H da mesa então, afinal ? Veja a figura: H = y + x + 0,1 H = 0,6 + 0,2 + 0,1 H = 0,9 m Aula 5 - Questão 31 - resolução Observe a figura. A caixa encontra-se inicialmente em repouso ( V = 0) na posição inicial de onde será abandonada. Nesse ponto inicial, adotamos o nível de referência (NR) para a Epot grav, isto é, nesse ponto final tomamos H = 0. Toda altura, para fins de cálculo de mg.H, será medido a partir do nível de referência onde adotamos H = 0 arbitrariamente. x NR y início finalv = 0 Portanto, na posição final, a altura da bola, em relação ao nível de referência, valerá Hf = x + y. A caixa percorrerá uma altura x + y subindo até parar novamente (v=0) na posição final. Assim, pela conservação de Energia, podemos escrever: Epot i + Ecin i = Epot f + Ecin f K.x2 / 2 + 0 = M.g.(x + y) + 0, onde a deformação final da mola vale x = 0,5 – 0,2 = 0,3 m 1200.(0,3)2 / 2 = 6. ( 0,3 + y ) 54 = 6. ( 0,3 + y ) 9 = ( 0,3 + y ) y = 8,7 m mas, afinal, qual a altura final H atingida pela caixa, em relação ao solo? Veja a figura: H = y + 50 cm H = 8,7m + 0,5 m H = 9,2 m Aula 5 - Questão 32 - resolução Lo X V V = 0 NR final início H = 0 a) Segundo o enunciado, o comprimento não deformado do elástico vale Lo = 30 m, e a máxima deformação x sofrida pelo elástico vale x = 10 m. Assim, a distância do atleta à plataforma, quando ele estiver o mais perto possível da água ( v = 0, homem parou para voltar), será: D = Lo + x = 30 + 10 = 40 m b) Na posição inicial, o atleta não tem Ecin ( v = 0), mas tem Epot = Mg.H em relação ao nível de referência de altura mostrado na figura. Na posição final, ele não tem Ecin (V = 0), e toda sua Epot = m.gH terá se transformado em Epot = K.x2 / 2. Pela conservação de energia, podemos escrever: Epot i + Ecin i = Epot f + Ecin f M.g. (Lo + x) + 0 = K.x² / 2 + 0 , onde a deformação final da mola vale x = 10 m 750 . (30 + 10) = 2)10.( 2 K 30.000 = K. 50 K = 600 N/m Aula 5 - Questão 34 - resolução a) altura inicial Hi = 130 m, a pedra caiu 120m, portanto: altura final Hf = 130 – 120 = 10 m Emec i = Epot i + Ecin i = M.g.Hi + 0 = M.g.Hi Emec F = Epot F + Ecin F = M.g.Hf + M.(Vf)2 / 2 , com Vf = 20 m/s (velocidade limite final) Aplicando TFNC = Emec F –Emec i , vem: TFNC = Emec F – Emec i Tf resistencia = M.g.Hf + M.( Vf )2 / 2 – M.g.Hi Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 442 Tfres = 2 x10 x 10 + 2x 202 / 2 – 2 x10 x130 Tfres = 200 + 400 – 2600 Tfres = –2000 J b) durante os últimos 10 m, temos um MRU com velocidade contante, Ecin constante, portanto o trabalho Total = Ecin F – Ecin i = 0. Aula 5 - Questão 35 - resolução O Trabalho realizado pela força resultante, pelo teorema da Ecin, é igual ao trabalho total realizado sobre o corpo e é dado pela variação da Ecin do corpo. Segundo o enunciado, o corpo desce com velocidade constante, portanto Ecin constante. Assim, a variação da Ecin dele será nula, portanto o trabalho da força resultante sobre ele (trabalho total) será nulo. Aula 5 - Questão 36 - resolução Pelo princípio do trabalho total, também conhecido como Teorema da Ecin, temos: total peso normal Fat F i peso normal Fat F i Fat Fat ( Ecin Ecin ) ( Ecin Ecin ) ( m.g.H) 0 ( 0 ) m.g.H Aula 5 - Questão 37 - resolução Se o corpo desce com velocidade constante durante aquele intervalo de tempo t, a força resultante sobre ele tem que ser nula, portanto, a força R de resistência do ar obrigatoriamente está equilibrando a força peso, tendo portanto o mesmo valor, mesma direção e sentido contrario da força peso, ou seja, R = m.g. Aula 5 - Questão 38 - resolução Durante aquele intervalo de tempo t, o corpo se move em MRU com velocidade constante v, percorrendo portanto uma distância vertical D = v.t. Seja R a força de resistência do ar. Durante esse intervalo de tempo, pelo princípio do trabalho total, também conhecido como Teorema da Ecin, temos: total peso R F i peso R F i R R ( Ecin Ecin ) ( Ecin Ecin ) ( m.g.D) ( 0 ) , visto que o corpo desce em MRU nesse trecho. m.g.D m.g.v. t Aula 5 - Questão 39 - resolução O Trabalho realizado pela força resultante, pelo teorema da Ecin, é igual ao trabalho total realizado sobre o corpo e é dado pela variação da Ecin do corpo. Segundo o enunciado, o corpo desce com velocidade constante durante aquele intervalo de tempo t, portanto Ecin constante. Assim, a variação da Ecin dele será nula, portanto o trabalho da força resultante sobre ele (trabalho total) será nulo naquele intervalo t apenas. Aula 5 - Questão 40 - resolução Segundo o enunciado, no início da queda o corpo parte do repouso (Ecin = 0) e no final da queda o corpo tem velocidade terminal v, portanto, EcinF = m.v2 / 2. O Trabalho realizado pela força resultante, pelo teorema da Ecin, é igual ao trabalho total realizado sobre o corpo e é dado pela variação da Ecin do corpo. Assim, o trabalho realizado pela força resultante, durante toda essa queda, é dado por: total forçaresul tante F i 2 forçaresul tante 2 forçaresul tante ( Ecin Ecin ) m.v 0 2 m.v 2 Aula 5 - Questão 41 - resolução Pelo princípio do trabalho das forças Não-conservativas, sendo R a força de resistência do ar, podemos escrever: FNC R F i R F i 2 R 2 R ( Emec Emec ), R = resistencia do ar (Epot Ecin) (Epot Ecin) (0 m.v /2) (m.g.H 0) m.v /2 m.g.H Aula 5 - Questão 42 - resolução Uma vez atingida a velocidade limite (velocidade terminal), o corpo prossegue caindo com velocidade constante. A partir daí, independente da altura da queda, a velocidade final dele permanece inalterada. Letra A Aula 5 - Questão 45 - resolução Qual velocidade limite esse corpo atingirá ? Ora, igualando os módulos da força peso e da força resistência do ar, temos: R = P 2.V1 = m.g 2.V1 = 210 V = 10 m/s Assim, a metade da velocidade limite (velocidade terminal) vale 5 m/s. O trabalho realizado pela força resultante, desde quando a velocidade valia Vi = 0 m/s até quando a velocidade atingiu VF = 5 m/s é dada pela variação da Ecin do corpo nesse trecho (pelo teorema da Ecin): total forçaresul tante F i 2 forçaresul tante ( Ecin Ecin ) 2.5 0 25 J 2 Aula 5 - Questão 46 – Primeira resolução Esse movimento é um MUV que parte do repouso Vi = 0 e atinge a velocidade final VF no instante t = 9,58 s. Como determinar essa VF ? Ora, no MUV, é valida a seguinte relação: i F F F V V 0 Vs 100m Vmédia V 20,87m/s t 2 9,58s 2 Pelo teorema da Ecin, o trabalho realizado pelo homem nesse episódio é dado pela variação da Ecin dele, dada por: total F i 2 total ( Ecin Ecin ) 94 (20,87) 0 20.471J 2 Aproximadamente letra C (veja a 2ª resolução a seguir) Aula 5 - Questão 46 – Segunda resolução A aceleração do atleta, suposta constante, é dada por: 2 2 2a.t a.(9,58)s 100 a 2,18 m/s 2 2 Assim, a força que o acelera nesse trecho inicial é dada por: F = m.a = 94 2,18 = 204,92 N Assim, o trabalho realizado por ela, ao longo desse deslocamento de D = 100 m, é dado por: = F.D = 204,92 100 = 20.492 J Aproximadamente letra C Aula 5 - Questão 50 - resolução Essa usina tem potência final de saída (potencia elétrica) de 512 milhões de watts. Quanta potencia mecânica ela precisa utilizar para produzir 512 milhoes de potencia elétrica, se a conversão é feita com rendimento de 90% ? Ora, fácil: Pot elétrica = (0,9). Pot mecânica 512.000.000 = (0,9). Pot mecânica Pot mecânica = 569.000.000 w (aproximadamente) Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 443 Ora, mas a potência de hidrelétricas é dada por: 6m mPotmec g.H 569.10 10 (120) t t m 474.166kg / s que, no caso da água, corresponde a 474.166litros / s t Assim, a alternativa mais próxima é a letra E. Aula 5 - Questão 53 - resolução Na figura, o contrapeso desce com velocidade constante, portanto temos: TC = PC = 900x 10 = 9000 N TC = 9000 N Na figura, P é o peso dos 3 passageiros, somado ao peso do elevador, ou seja: P = (Ma + Mb + Mc + Melev) x g = ( 1000 + 40 + 50 + 70) x 10 = 11600N Como o elevador sobe com velocidade constante, podemos escrever: T + TC = P T + 9000 = 11600 T = 2600 N T Tc Tc P Pc V V A potência desenvolvida por uma força é dada por Pot = F. v. Assim, a potência desenvolvida pelo motor será a potência da força que ele aplica ao elevador, isto é, a potência desenvolvida pela tração T: Potência da tração T = T x v = 2600 N x 2 m/s = 5200 w Aula 5 - Questão 56 - resolução Como as caixas são rebocadas com velocidade constante, a força F com que a esteira reboca as caixas deve ser tal que: F = 4P.sen Motor U F 4.P.sen A potência desenvolvida pelo motor é a potencia desenvolvida pela força que o motor faz, no caso, a força F. Bomba n = 75% Potência elétrica ? Potência mecânica 300 w Potência Dissipada Assim: Pot motor = Pot F = F . V = 4.P.sen . V = 4 x 50 x 3 x 0,5 = 300 w Como o rendimento do motor vale 75%, temos que a Pot mec vale 75% da Pot elétrica que o motor recebeu (veja o diagrama anterior), ou seja: Pot mec = 0,75 x Pot eletr 300 =0,75 x Pot eletr Pot eletr = 400w Mas Pot eletrica = U x i 400 = 200 x i i = 2 A Aula 5 - Questão 57 - resolução Seja F a força feita por CADA MÃO. Assim, como o homem tem 2 mãos, a força total que ele aplica à maquina de remar vale F+F = 2F. (2F).D 2F.(1,2) Pot 72 F 45N t t 1,5 fácil, né ? AULA 6 – Sistemas de Partículas Aula 6 - Questão 2 - resolução Afirmação I - O enunciado afirmou que o caminhão e o carro estão se movendo com Quantidade de movimento I G U A I S. Entretanto, a massa do caminhão, com certeza, é maior que a massa do carro. Assim, facilmente concluímos que a velocidade do carro é maior que a velocidade do caminhão, para compensar: M .v = VM. Afirmativa I é verdadeira. Afirmação II - Veja as perguntas chave: Quem tem maior QDM no início ? resposta: ambos têm a mesma qdm, conforme enunciado. Quem tem maior QDM ao final, quando eles pararem? resposta: ambas serão nulas. Quem sofreu maior variação de QDM, ou seja, maior impulso I = Q final Q inicial ? Afirmativa II é falsa. Afirmação III Os Impulsos aplicados serão os mesmos em cada caso: A = FA . tA = B = FB . tB Se eles forem realizados com forças de intensidades iguais em cada caso (FA = FB), eles certamente irão requerer intervalos de tempo iguais ( tA = tB). Afirmativa III é falsa Afirmação IV V V t t Vcarro Vcaminhão t t A área sob os gráficos V x t acima fornecem as distâncias percorridas pelos móveis até pararem. Note que Vcarro > Vcaminhão ( conforme afirmação I) mas o tempo para frear t será o mesmo (conforme connluímos na afirmação III), portanto, a área amarela sob o gráfico V x t do carro será claramente maior que a área sob o gráfico do caminhão. Isso significa que o carro percorre uma distância maior que o caminhão até parar. Afirmativa IV é falsa Aula 6 - Questão 6 - resolução A esse problema, daremos um tratamento escalar, adotando um eixo positivo para a direita e atribuindo um sinal algébrico às grandezas vetoriais, para simplificar. Serão positivas as grandezas que apontarem a favor do eixo e, negativas, as grandezas que apontarem contra o eixo. M m antes A B VA = 6 m/s VB = 6 m/s Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 444 VB' M m VA' = ? = 6 m/s depois Pela conservação da quantidade de movimento total do sistema, podemos escrever: TODAS AS VELOCIDADE SÃO TOMADAS EM RELAÇÃO À TERRA: Qsist antes = Qsist depois QA + QB = QA’ + QB’ +M .VA + m.VB = +M .VA’ + (–1).m.VB’ , o sinal (–) se deve ao sentido de VB +3 x 6 + 0,5 x 6 = +3.VA’ + (– 0,5) .6 18 + 3 = +3.VA’ – 3 VA’ = 8 m/s Aula 6 - Questão 8 - resolução M 9M V 'M + M + H ( A ) ( B ) ( C ) 9M 9M V As figuras A e B mostram a colisão inelástica (bate e gruda) da bala com o bloco de madeira. A conservação da qdm (durante a colisão) nos permite determinar a velocidade V ’ do bloco logo após o impacto: Q-sist-antes = Q-sist-depois M.V + 9M.(0) = ( M + 9M ). V ’ V ’ = V / 10 *** A energia mecânica diminui da situação da figura A para a situação da figura B, visto que não se trata de uma colisão elástica. Entretanto, após a colisão, a sobra de Emec permanece constante do instante B até o instante C, o que permite usar a conservação de energia no trecho BC. A Ecin do conjunto caixote+bala, logo após o impacto, será totalmente convertida na Epot gravitacional do conjunto: E mec no instante B = E mec no instante C Ecinetica em B = Epot grav em C H.g).M9M( 2 )'V).(M9M( 2 H.g 2 )'V( 2 Usando a relação ***, vem: H.g 100 V 2 1 2 V 2 = 200.g.H = 200x10x 0,45 V = 30 m/s Aula 6 - Questão 9 - resolução TODAS AS VELOCIDADE SÃO TOMADAS EM RELAÇÃO À TERRA: KA B 4M M V 4V Se as caixas têm massas M e 4M, pela conservação da quantidade de movimento, elas irão adquirir velocidades respectivamente iguais a V e 4V, veja: 0 + 0 = 4M.(V) + M.(+4V). Agora, queremos saber qual caixa atingirá maior altura ao subir a sua respectiva rampa. Faremos uso da conservação de energia para cada caixa: MA .(VA )2 / 2 = MA .g. HA (VA )2 / 2 = g. HA , com VA = V, vem: (V )2 / 2 = g. HA V 2 / 2 = g. HA [eq-1] MB .(VB )2 / 2 = MB .g. HB (VB )2 / 2 = g. HB com VB = 4V, vem: (4V)2 / 2 = g. HB 16V2 / 2 = g. HB [eq-2] Dividindo [eq-1] por [eq-2], vem: B A 2 2 H.g H.g V.16 V HB = 16. HA Resposta correta : LETRA D Aula 6 - Questão 10 - resolução TODAS AS VELOCIDADE SÃO TOMADAS EM RELAÇÃO À TERRA Admitamos que as caixas têm massas M e 4M, com M = 2kg. Se as caixas têm massas M e 4M, pela conservação da quantidade de movimento, podemos escrever: (QA + QB)antes = (QA + QB)depos 0 + 0 = M.(VA) + 4M.(+VB) VA = 4.VB Em outras palavras, elas irão adquirir velocidades respectivamente iguais a 4V e V, veja: (QA + QB)antes = (QA + QB)depos 0 + 0 = M.(4V) + 4M.(+V) 4MM 4MM V 4V 4MM 4MM V 4V Pela conservação de energia, o prof Renato Brito afirma que: 2 4M.(V) 2 M.(4V) 2 X.K 222 222 4M. V M.16V X.K 22 20M.V X.K , com M = 2 kg, K = 25 x103 N/m , e a deformação X inicial da mola é dada por X = |L – Lo| = 0,20 – 0,16 = 0,04 m 22 20M.V X.K 25x103 . (16 x 10–4) = 20x 2 x V 2 V = 1 m/s ( essa é a velocidade da caixa de massa 4M, ou seja, da caixa B). A velocidade da caixa A será 4V = 4 m/s Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 445 Aula 6 - Questão 11 - resolução TODAS AS VELOCIDADE SÃO TOMADAS EM RELAÇÃO À TERRA: antes m Vo V M depois O sistema bola+carro encontra-se isolado na horizontal. A quantidade de movimento vetorial do sistema, antes e após a explosão, permanecerá inalterada na direção horizontal, visto que a ausência for forças externas horizontais agindo no sistema garante o seu isolamento nessa direção: Qxcarro-inicial + Qxbola-inicial = Qxcarro-final + Qxbola-final Observe os sinais algébricos positivos para grandezas que apontam a favor do eixo e vice-versa. 0 + 0 = (M.v) + (+m.vX) 0 + 0 = (M.v) + (+m.vo.cos) M.V = m.Vo.cos 10 x V = 1,5 x 40 x (0,5) V = 3 m/s Essa é a velocidade do recuo do canhão ! Aula 6 - Questão 12 - resolução Pela conservação da quantidade de movimento horizontal do sistema bala+canhão, durante o disparo da bala, temos: QX sistema antes = QX sistema depois Qcanhão + Qbala = Qcanhão’ + Qbala’ 0 + 0 = M.V + m.VX , com VX = Vo.cos Assim, a velocidade de recuo do canhão é dada por V = cos.V . M m o (eq1). Após o disparo, o canhão recua com velocidade V dada por eq1, sendo retardado pela forçade atrito Fat até parar, após percorrer uma distância d. Pelo Teorema da Energia cinética (Princípio do trabalho total), temos: Ttotal = EcinF Ecin i TFat + Tpeso + Tnormal = 0 M.V² / 2 Fat.d + 0 + 0 = M.V² / 2 .M.g.d + 0 + 0 = M.V² / 2 V² = 2..g.d = 2.(0,5).10.(1,6) V = 4 m/s Substituindo em eq1, vem: V = cos.V . M m o 4 = )5,0.(V . 10 2 o Vo = 40 m/s Aula 6 - Questão 13 - resolução TODAS AS VELOCIDADE SÃO TOMADAS EM RELAÇÃO À TERRA: cosm M v vo antes Mv = 0 depois O sistema bola+carro encontra-se isolado na horizontal. Assim, esse episódio trata-se de uma mera colisão horizontal, para a qual podemos escrever a equação escalar: Qxcarro-inicial + Qxbola-inicial = Qxcarro-final + Qxbola-final Observe os sinais algébricos positivos para grandezas que apontam a favor do eixo e vice-versa. (M.v) + (+m.vo.cos) = 0 + 0 Assim, podemos escrever: M.V = m.Vo.cos M x 5 = 4 x 6 x (0,5) M = 2,4 kg Aula 6 - Questão 14 - resolução Uma granada de massa 3M se movia com velocidade VO e explodiu em 3 fragmentos de mesma massa M cada. A conservação da QDM do sistema permite escrever: depois sistema Q antes sistema Q 60o 60o 0,4.M 0,4.M 0,8.M3M.Vo 0,4.M 0,8.M3M.Vo 3M.V o 1,2.M 3M.VO = 1,2.M VO = 0,4 km/s Aula 6 - Questão 15 - resolução O rojão de massa 2M e velocidade inicial V explode em dois fragmentos de mesma massa M e velocidades iguais a V ’ , conforme o diagrama abaixo: (2M).V (M).V’ 60 o 60 o antes depois A conservação da QDM durante a explosão permite escrever: 2M.V = M.V ’ .cos60o + M.V ’ .cos60o 2M.V = M.V ’ / 2 + M.V ’ / 2 2M.V = M.V ’ V ’ = 2.V = 2 x 20 = 40 m/s Aula 6 – Questão 16 – resolução Adotando o eixo y para baixo, todos os vetores para baixo receberão sinal algébrico positivo, e vice-versa. Pela conservação da Quantidade de movimento na vertical, temos: Qy antes = Qy depois +4M.V = + M.6V.cos + M.6V.cos + 2M.V’ +4M.V = + 12M. V.(0,5) + 2M.V’ V’ = V Ou seja, o 3º pedaço tem uma velocidade V apontando para cima. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 446 Aula 6 - Questão 17 - resolução O móvel A percorre a distância 2x no mesmo tempo em que o móvel B percorre a distância 4x, colidindo no ponto P ( Veja a figura 1 adiante). Isso permite concluir que A e B se movem (em MRU) com velocidades 2V e 4V (só interessa a proporção entre as velocidades – figura 2 adiante). Conhecendo-se as massas 3m e m, bem como suas velocidades, 2V e 4V, deduzimos suas quantidades de movimento 3m.(2V) e m.(4V), isto é, 6m.V e 4m.V. ( Figura 3 adiante ) Assim, podemos determinar o vetor QDM total do sistema (Qsist = QA + QB ), antes da colisão, como mostrado na figura 3 adiante. Como a QDM do sistema ANTES e DEPOIS da colisão é A MESMA, o vetor Qsistema da figura 3 também representa a QDM total do sistema APÓS a colisão. pA B 2x 4x figura 1 pA B 3m 4V 2V m figura 2 Qs ist em a p B 4m.V 6m.V R figura 3 O vetor Qsistema (figura 3) indica a direção da velocidade seguida pelos móveis A e B, após se agruparem num só corpo AB. A reta R dá a direção seguida pelo conjunto AB após a colisão. O ângulo dá a inclinação da reta R, isto é, tang() = 4 / 6 = 2 / 3. Observando as alternativas, vemos que apenas a reta C tem essa mesma inclinação tang()= 2 / 3. pA a b c d e Aula 6 - Questão 18 - resolução A QDM total do sistema antes do impacto deverá ser igual à sua QDM após o impacto, visto que o sistema encontra-se isolado durante a colisão bidimensional. Assim, podemos escrever a equação vetorial: 20 x 5 0 M B .8 20 x 3 100 MB.8 O teorema de pitágoras permite escrever:100 60 8.M B 8.M B = 80 M B = 10 kg 60 M A .V A 0 M A .V A ' MB.VB ' Aula 6 - Questão 19 - resolução A M.V A C M.V C m.V B B depois sistema Q inicial sistema Q M.VA m.V B M.VC 0 M.V A m.V B M.V C M.VC = M.VA + m.VB M.VC > M.VA VC > VA Aula 6 - Questão 20 - resolução A B C (M+m) .V AB M.V C depois sistema Q inicial sistema Q M.V C0 M.V C (M+m) .V AB (M+m) .V AB (M + m). VAB = M.VC , mas (M + m) > M VAB < VC Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 447 Aula 6 - Questão 22 - resolução Trata-se de um mero problema de compensação. As partes se movem de forma que o CM do sistema permanece em repouso em relação à Terra. Assim, podemos dizer: M Lâmina x D Lâmina- Terra = M formiga x D formiga- terra Observando o antes e o depois, percebemos que: 1 cm parede 1 cm parede D x antes depois 1) a distância que a lâmina se move, em relação à Terra, vale: D Lâmina- Terra = 1 cm 2) a distância que a formiga se move, em relação à Terra, vale: Dformiga - terra = X = ( D 1 ) Substituindo, vem: M Lâmina x D Lâmina- Terra = M formiga x D formiga - terra (5m) x 1 = m x (D 1) 5 = D 1 D = 6 cm Aula 6 - Questão 23 - resolução O gráfico mostra que as velocidade escalares dos móveis antes e após a colisão têm sinal algébrico positivo +. Isso indica que, antes e após a colisão, suas velocidade apontam sempre no sentido positivo do referencial, ou seja, nenhum deles inverte o sentido do seu movimento durante a colisão. A colisão pode ser esquematizada pela figura abaixo: A antes B A depois B +6 m/s +1 m/s +2 m/s +5 m/s a) MA.VA + MB.VB = MA .VA’ + MB.VB’ 20 x 6 + MB x1 = 20 x 2 + MB x 5 80 = 4. MB MB = 20 kg b) e = 6,0 16 25 antes Vrel após Vrel Aula 6 - Questão 24 - resolução Solução vetorial: inicialQ finalQ m.VF = m.V i + passando o vetor para o outro lado e invertendo a flecha, vem: m.VF + m.V i = m.( VF + V i) = Se dois dois vetores são iguais, elem precisam ter módulos iguais, assim: | m.( VF + V i) | = | | m.( VF + V i) = m.( VF + V i) = F.t 50x10–3 . ( 10 + 7) = F . (10x 10–3) F = 85 N Aula 6 - Questão 25 - resolução Se a bola cai de uma altura H a partir do repouso, com que velocidade ela se choca no solo? Conservação de energia: M.g.H = M.V2 / 2 V = s/m 68,1102H.g.2 Essa é a velocidade antes do impacto com o solo Vi = 6 m/s vertical para baixo. Seja VF a velocidade da bola logo após o impacto. Para o cálculo do coeficiente de restituição, a Vrel entre a bola e o chãoantes do impacto vale Vi = 6 m/s (já que o solo não se move), ao passo que a V relativa entre a bola e o chão, logo após o impacto, vale VF. Assim: e = |V| |V| antesrelativa apósrelativa = 0,8 6 V V V F i F VF = 4,8 m/s Pelo teorema do impulso, temos a seguinte relação vetorial: inicialQ finalQ m.VF = m.V i + passando o vetor para o outro lado e invertendo a flecha, vem: m.VF + m.V i = ( m.VF + m.V i ) = Se dois dois vetores são iguais, elem precisam ter módulos iguais, assim: |( m.VF + m.V i ) | = | | m.( VF + V i ) = m. (VF + V i ) = Fmédia .t 0,5 x ( 4,8 + 6 ) = Fmédia . ( 0,02) 5,4 = Fmédia . ( 0,02) Fmédia = 270 N Aula 6 - Questão 26 - resolução Ao cair de uma altura h = 11,25 cm o atleta chegará ao solo com que velocidade ? Ora, na queda livre temos a = g = 10 m/s2. Assim, Torricelli vem: 2 2 2 o 11,25 V V 2.a. s V 0 2.(10). V 2,25 1,5m/s 100 Assim, no início do impacto com o solo, o atleta apresenta uma quantidade de movimento dada por: Qi = m . Vi = 70 x 1,5 = 105 kg.m/s Ao término do impacto, o atleta está parado, ou seja, Qf = 0. Pelo teorema do impulso, vem: Qf = Qi + I Qf = Qi + F.t 0 = 105 + F.(0,01) F = 10500 N |F| = 10500 N Aula 6 - Questão 27 - resolução Pelo teorema do impulso, temos a seguinte relação vetorial: inicialQ finalQ m. FV = m. i V + Essa relação é representada graficamente nos esquemas abaixo: M.V i F.t M.V F 20 15 M.V F Calculando M.Vi e F.t, podemos determinar M.VF pelo teorema de Pítágoras: M . V i = 5 x 4 = 20 F. t = 150 x 0,1 = 15, Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 448 Pelo teorema de Pítágoras: (20)2 + (15)2 = (M.VF)2 M.VF = 25 5 x VF = 25 VF = 5 m/s Aula 6 - Questão 32 - resolução Pela conservação da quantidade de movimento horizontal durante a colisão, temos: QX sistema antes = QX sistema depois m.Vo + 0 = (M+m).Vx, onde vx é a velocidade do conjunto logo após a colisão. m.Vo = (M+m).Vx (eq1) O alcance horizontal A , no lançamento horizontal, é calculada por: A = Vx . Tqueda (eq2) onde Tqueda é o tempo de queda do conjunto, calculado por: H = g.T² / 2 Tqueda = 2H / g (eq3) O alcance A vale D, segundo a figura da questão. Assim, substituindo eq1 e eq3 em eq2, vem: A = Vx . Tqueda D = om.V 2H. (M m) g Vo = D.(M m) g . m 2H Aula 6 - Questão 36 - resolução Conforme demonstrado na questão 20 de classe, veja seu caderno, a força média nessa colisão é dada por: 3 m 2.m.v.cos 2.(50.10 ).30.(0,8) F 12N t 0,2 Aula 6 - Questão 37 - resolução a) O gráfico mostra que a força está a favor do movimento (seu valor é positivo) no intervalo 0 t 4 s, intervalo de tempo em que o movimento é acelerado (módulo da velocidade aumentando até atingir o valor máximo em t = 4s). A força passa a apontar contra o movimento no intervalo de tempo 4s t 6s, quando o movimento passa retardado (o módulo da velocidade passa a diminuir. Portanto, a velocidade máxima é atingida no instante t = 4s. b) calcular a velocidade máxima é calcular a velocidade da caixa no instante t = 4s. Assim, aplicaremos o teorema do Impulso no intervalo 0 t 4 s: QF = Qi + I , com I = b h 4 20 40 N.s 2 2 2.VF = 2.(0) + 40 VF = 20 m/s c) Aplicando o teorema do Impulso no intervalo 4s t 6s, vem: QF = Qi + I , com I = b h 2 10 10 N.s 2 2 Note que, no intervalo 4s t 6s, temos Vi = +20 m/s (em t = 4s). 2.VF = 2.(20) 10 VF = 15 m/s Aula 6 - Questão 38 - resolução O impulso que as pessoas (de massa M) no interior do carro vão sofrer é dado diretamente pela variação da QDM sofrida por elas, dada por: I = Q = M.VF M.Vi = M.(VF Vi) Assim, o impulso que o passageiro vai sofrer numa colisão só depende da velocidade com que o carro vinha antes do impacto (Vi), a velocidade final dele que será nula VF = 0 após o impacto e a massa da pessoa M. Assim, com ou sem airbag, o impulso sofrido no impacto é sempre o mesmo. Entretanto esse impulso é dado pelo seguinte produto: t FI tF Como vemos, o mesmo impulso pode ser obtido através de uma força grande ou de uma força pequena. O papel do air-bag é fazer prolongar a duração da interação entre a pessoa e o carro, ou seja, aumentar o t para sofrer uma força F menor durante o impacto, já que o impulso é sempre o mesmo, com ou sem airbag. Letra B AULA 7 – Hidrostática Aula 7 - Questão 1 - resolução Para que a alimentação endovenosa esteja no limiar de conseguir entrar na corrente sanguínea, a pressão da coluna líquida Pcol = d.g.h deve ser igual à pressão sanguínea média do paciente. Assim, teremos: Psanguinea = Pcol Psanguinea = dliq. g.h = 3 2 2 kg m N 1030 10 0,9m 9270 m s m Psanguinea = 9270 N/m² = 2 5 2 76cmHg 9270 N/m 7 cmHg 10 N/m Aula 7 - Questão 2 - resolução A pressão sanguínea média do paciente vale: Psanguinea = 14 cmHg = 5 2 210 N/m14cmHg 18421 N/m 76cmHg A densidade do conhaque vale: dliq = 1,2 g/cm3 = 3 3 3 3 3 3 10 kg/m 1,2 g/cm 1,2 10 kg/m 1 g/cm Para que o conhaque esteja no limiar de conseguir entrar na corrente sanguínea, a pressão da coluna líquida Pcol = d.g.h deve ser igual à pressão sanguínea média do paciente. Assim, teremos: Psanguinea = Pcol Psanguinea = dliq. g.h 2 3 3 2 kg m 18421 N/m 1,2 10 10 h m s h = 1,53 m Aula 7 - Questão 3 - resolução A bomba d’água deverá vencer a pressão da coluna de água, portanto, deverá vencer a pressão: Pcol = dliq.g.h = 3 3 2 3 2 kg m 10 9,8 10m 98 10 N/m m s Letra A Aula 7 - Questão 4 - resolução Qual a pressão exercida por 2000 m de água ? A forma mais rápida de responder é lembrando que 1 atm = 10 m de água, assim, podemos fazer 1 regra de 3: 1atm Pcol 2000 m de água 200 atm 10 m de água Letra A Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 449 Aula 7 - Questão 8 - resolução Qual a altura da coluna de cajuína que exerce a pressão de 1 atm ? Qual a altura da coluna de cajuína que exerce a mesma pressão de uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura ? Qual a altura da coluna de cajuína que exerce a mesma pressão de uma coluna de água de 10 m de altura ? Todas as perguntas acima são equivalentes, mas o cálculo é enormemente facilitado quando trabalhamos com a água. Pcol cajuína = Pcol 10m de água dcaj. g. Hcaj = dágua. g . Hágua 0,625 g/cm3 . Hcaj = 1 g/cm3. 10 m Hcaj = 16 m Aula 7 - Questão 9 - resolução Para resolver o problema, faça Pa = Pb. Pa = pressão atmosférica = 2 atm = 2 x 76 cmHg = 152 cmHg Ou seja, Pa é a pressão exercida poruma coluna de Hg de 152 cm de altura. Pa = d.g.h = d. g. 152 onde d = dHg Pb = Pcolx + Pcol a (veja figura) Pb = d.g.(x) + (d/2).g.a, onde d = dHg Fazendo Pa = Pb vem: d. g. 152 = d.g.(x) + (d/2).g.a com d = d Hg e a = 64cm d. g. 152 = d.g.(x) + (d/2).g. 64 a h vácuo x a b d. g. 152 = d.g.(x) + d.g. 32 x = 120 cm h = x + a = 120 + 64 = 184 cm Aula 7 - Questão 15 - resolução Dentro de um gás, a lei de Stevin (PA = PB + d.g.H) se reduz a PA = PB = n.R.T/ V, visto que a densidade (d) do gás é desprezível para alturas H usuais. A variação da pressão com a altitude H, no interior de um gás, só não será desprezível para alturas quilométricas, em geral, envolvendo a atmosfera. Por esse motivo, temos que: P4 = P2 = Pgás = n.R.T / V Pela lei de Stevin, sabemos que: P5 = P6 e P3 = P4 embora P1 P2 Portanto, P2 = P4 = P3 Resposta correta: letra D 1 3 4 2 5 6 Água Ar Aula 7 - Questão 18 - resolução Prá variar, faça PA = PB . 32 cm água mercúrio óleo 6 cm Y X a b PA = PB dA . g. 32 = dHg . g. y + doleo. g. 6 1 x 32 = 13,6 . y + 0,8 x 6 y = 2 cm Portanto, o desnível X pedido vale X = 32 ( 6 + y) = 32 ( 6 + 2) = 24 cm Aula 7 - Questão 26 - resolução A quantidade de água na vasilha vai aumentando. O empuxo vai aumentando, a normal N vai diminuindo. A partir do momento em que a normal N se anula (N = 0), teremos E = P = constante. A partir daí, mesmo que mais água seja adicionada à vasilha, o empuxo permanece constante E = P, portanto Vsub permanece constante, assim como x pemanece constante. Portanto, para determinar a altura x, basta fazer E = P. x x E = P Dliq . Vsub . g = Dcorpo . V. g Dliq . ( x. A). g = Dcorpo . ( H. A). g Dliq . x = Dcorpo . H 1 . x = 0,4 . 4 cm X = 1,6 cm resposta – Letra C Aula 7 - Questão 32 – resolução Na bola A: EA = PA + T (eq1) Na bola B: EB + T = PB (eq2) Somando membro a membro, vem: EA + EB = PA + PB EA + EB = PA + PB dLiq1 . vA . g + dLiq2 .vB . g = dA . vA . g + dB .vB . g (2d) . v . g + (3d) .v . g = d. v . g + dB .v. g (4d) . v . g = dB .v. g dB = 4d Aula 7 - Questão 34 - resolução Inicialmente, temos Eantes = P = 100 N (veja figura). Depois, uma força F afundará o bloco. O empuxo que age no corpo é diretamente proporcional ao volume submerso: depois Vsub E antes Vsub E depoisantes V10 E V8 N100 depois Edepois = 125 N F + P = Edepois F + 100 = 125 F = 25N 8V 2V 10V Eantes P = 100N Edepois F = 100N P = 100N Aula 7 - Questão 36 - resolução Inicialmente, uma força F mantém o bloco em equilíbrio submerso: F P Eantes P Edepois Eantes = F + P (eq1) Depois que a força F é suprimida, o corpo passa a flutuar em equilíbrio na superfície da água: Edepois = P (eq2) O empuxo que age no corpo é diretamente proporcional ao volume submerso: Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 450 depois Vsub E antes Vsub E depoisantes 3 V E V E depoisantes Eantes = 3. Edepois, usando as relações eq1 e eq2, vem: F + P = 3.P 20 + P = 3P P = 10N Aula 7 – Questão 37 – resolução Inicialmente, o recipiente desloca um volume de água correspondente a 3 tabletes. Como o recipiente vazio encontra-se em equilíbrio, podemos dizer que o empuxo tem o mesmo valor do peso do recipiente: E = Peso do recipiente vazio, ou, pelo Principio de Arquimedes: Peso de 3 tabletes de água = Peso do recipiente vazio (eq1) Em seguida, adicionamos + N tabletes de água no interior do cilindro, e o empuxo aumenta até o seu valor máximo, antes que o recipiente afunde completamente (veja figura abaixo): Emax = Peso do liquido deslocado = peso de 6 tabletes de água (eq2) Como o recipiente continua em equilíbrio, nessa situação final (figura acima), temos: Peso do recipiente vazio + peso N tabletes de água = Emax (eq3) Substituindo eq1 e eq2 em eq3, vem: Peso do recipiente vazio + peso N tabletes de água = Emax Peso 3 tabletes de água + peso N tabletes de água = peso de 6 tabletes de água peso N tabletes de água = peso de 3 tabletes de água N = 3 O recipiente deverá conter 3 tabletes de água, na situação final de equilíbrio, prestes a afundar completamente, como mostra a figura abaixo: Fórmulas ????? Fórmula é para quem vai fazer farmácia ! Fórmula de xampu, fórmula de perfume, fórmula de remédio etc Né ? Aula 7 - Questão 41 - resolução Conforme vimos na questão 17 de classe, ao abandonarmos a bola de madeira no recipiente A, ela boiará na superfície do líquido e a marcação da balança não sofrerá alteração. Quando a bola de chumbo for abandonada no recipiente B, aí sim a balança desequilibrará com a descida da lata B. Para restituir o equilíbrio inicial, basta colocar mais uma bola de chumbo na lata A, visto que a bola de madeira que boia na superfície da água não influencia em nada a marcação da balança. Aula 7 - Questão 43 - resolução A balança marca a força de contato total exercida no fundo do recipiente (internamente). No caso, vemos que apenas a água está em contato com o fundo do recipiente (a bola não toca o fundo), exercendo sobre ele uma força de pressão dada pelo produto F = (Pressão) x (área do fundo), onde a pressão hidrostática exercida sobre o fundo do recipiente é dada pela pressão exercida pela coluna líquida Pcol localizada sobre ele. A pressão atmosférica não influencia, visto que ela age tanto em cima como embaixo do prato da balança Fantes = Pcol antees . área = d.g.H antes . área Fdepois = Pcol depois . área = d.g.H depois . área Dividindo membro a membro, vem: 5 4 H H área . H d.g. área . d.g.H F F depois antes depois antes depois antes A razão Hantes / Hdepois = 4/5 pode ser vista pela figura. Assim, sendo Fantes = 12 kgf, temos que Fdepois = 12 . ( 5 / 4 ) = 15 kgf Aula 7 - Questão 44 - resolução Antes de cortar o fio PA N N PB E E T PA N N PB E E N’ Após cortar o fio N’ O valor do empuxo E é igual ao valor do peso da água deslocada, ou seja, é igual ao peso de 2,4 litros de água. ( E = 2,4 kgf) Antes de cortar o fio: a balança é um aparelho que mede o valor da normal N. Como a água está em equilíbrio, podemos escrever: N = PA + E = 40 kgf + 2,4 kgf = 42,4 kgf O dinamômetro é um aparelho que mede a tração T. Uma bolinha de massa 20 kg tem peso PB = 20 kgf. Como a bolinha está em equilíbrio, pemite escrever: E + T = PB 2,4 kgf + T = 20 kgf T = 17,6 kgf Depois de cortar o fio: a balança é um aparelho que mede o valor da normal N + N ’ . Como a água e a bolinha estão em equilíbrio, podemos escrever: N = PA + E + N ’ + E = PB ----------------------------------- N ’ + N= PA + PB N ’ + N = 40 kgf + 20 kgf N ’ + N = 60 kgf A balança marcará 60 kgf após o fio ser cortado e a bola repousar no fundo do recipiente Aula 7 - Questão 48 - resolução Para entender a resolução dessa questão, é imprescindível ler previamente o Exemplo resolvido 9, pagina 228. Caso ainda não tenha lido, não prossiga antes de ler. Considere os seguintes parâmetros: Pa = peso da água inicialmente contida no recipiente Po = peso do óleo inicialmente contido no recipiente Eo = empuxo devido ao óleo Ea = empuxo devido à água Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 451 Pod = peso do óleo derramado. Pfe = peso da bola de ferro Na situação inicial, a balança marca 10 kgf, assim, temos: Pa + Po = 10 kgf (eq1) A balança 2 marcará: Pa + Po + Eo Pod. Entretanto, pelo princípio de Arquimedes, temos: Eo = Pod, portanto, a 2ª balança marcará: Pa + Po + Eo Pod = 10 kgf A balança 3 marcará: (Pa + Po) + Ea Pod = (10kgf) + (1 kgf) 0,8 kgf = 10,2 kgf A balança 4 marcará: (Pa + Po) + Pfe Pod = (10 kgf) + 8 kgf 0,8 kgf = 17,2 kgf Aula 7 - Questão 49 - resolução Na fase 1, a balança mede o peso da água como sendo 400 gf (grama força). Na fase 2, a balança mede o peso da água mais o empuxo E que o sólido faz na água como sendo 440 gf. O acréscimo de 40 gf, da fase 1 para a fase 2 deve-se ao empuxo E que o sólido exerce na água que, portanto, vale E = 40 gf. Ora, mas o empuxo é igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo (princípio de Arquimedes). Se o empuxo E devido a essa bola vale 40 gf, esse é o peso do volume de água deslocada pelo sólido completamente imerso. Ora, mas um peso de 40 gf de água implica uma massa de 40 g de água, portanto, um volume de 40 cm3 de água foi deslocado quando o sólido foi nela mergulhado. Daí, deduzimos que o volume do sólido vale V = 40 cm3. Da fase 1 para a fase 3, o acréscimo na marcação da balança (600 gf 400 gf = 200 gf) deve-se ao peso do sólido abandonado no interior do recipiente que, portanto, tem uma massa m = 200 g. Finalmente, sabendo a massa (m = 200 g) e o volume do sólido (V = 40 cm3), determinamos a sua densidade: d = 3cm 40 g 200 V m = 5 g/cm3 A presente questão já caiu no vestibular da UECE há muitos anos. Aula 7 - Questão 56 - resolução O gelo quer subir até a superfície da água, mas a mola está impedindo a subida do gelo. O gelo empurra a mola, comprimindo essa mola. A mola comprimida empurra o gelo para baixo. A mola, portanto, encontra-se, inicialmente, comprimida. Quando o gelo vai derretendo, a mola vai gradativamente voltando ao seu tamanho natural (deixando de estar comprimida). Quando o gelo estiver totalmente fundido, a mola atingirá o seu comprimento natural. Aula 7 - Questão 59 - resolução Como aprendemos nas questões anteriores, bem como no Exemplo Resolvido 8 pagina 216, como o “peso total depois” tem o mesmo valor do “peso total antes”, assim, o “empuxo total depois” também deve ter o mesmo valor do “empuxo total antes”, uma vez que “E = Peso total” nas duas situações. Assim, como o empuxo total não muda de valor, o mesmo deve ocorrer ao volume submerso total. H hi Vsub inicial H hF Vsub 1 Vsub 2 ferro ferro antes depois Nas figuras acima, portanto, devemos ter: Vsub inicial = Vsub1 + Vsub2 Assim, certamente, Vsub1 < Vsub inicial, portanto hF < hi ! Massa né ? Aula 7 - Questão 67 - resolução Do estudo da hidrostática no ref. não-inercial, sabemos que: tg = a / g e da figura abaixo, temos tg = 2x / 4x = 1/2 Assim, vem a / g = 1 / 2 a = g/2 a x x 4x Aula 7 - Questão 76 - resolução a) a cada 10 m de água, a pressão aumenta 1 atm, assim, uma coluna de 30 m de água exerce uma pressão de 3 atm, adicionando a pressão atmosférica, teremos uma pressão total 3 + 1 = 4 atm a 30 m de profundidade. b) Vejamos a que pressão o volume do nosso pulmão se reduz a 25% do valor inicial na superfície da água, admitindo que a temperatura do gás seja constante: P.V = P’.V’ 1 atm . V = P’. (0,25V) P' = 4 atm Mas a que profundidade a pressão vale 4 atm ? Do resultado do item a, vimos que a 30 de profundidade o volume dos pulmões cairia a 25% do volume inicial. Se o mergulhador descer a uma profundidade ainda maior que 30 m, o volume dos pulmões ficaria ainda menor do que 25%, o que seria danoso. Assim, o mergulhador não deve ir abaixo de 30 m de profundidade. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 452 AULA 8 ESTÁTICA Aula 8 - Questão 2 /2 /2 90/2 /2 /2 P N N Pelo equilíbrio das forças na direção vertical, podemos escrever: Ny + Ny = P 2.Ny = P 2.N.sen(/2) = m.g m.g N 2.sen 2 Aula 8 - Questão 3 Item B: Como está na iminência de perder o contato em A, fizemos NA = 0, tiramos logo o suporte A da figura abaixo. Assim, para a barra estar em equilíbrio de momentos, temos: Momento do peso = momento da normal P . (1,5) = 2 . N N = peso do homem = 600 newtons. P . (1,5) = 2 x 600 P = 800 newtons O menor peso da barra para que ela não gire vale 800 newtons. B 5 m 2m P 1,5 m N 2m NA = 0 Aula 8 - Questão 5 O equilíbrio das caixas permite escrever: T1 = P = 60 N e T2 = P = 60 N No pé do homem agem duas trações de mesmo módulo. Assim, a tração resultante no pé do homem está bem na bissetriz entre T1 e T2 e vale: Tresultante = T1X + T2X = 60.cos30o + 60.cos30o = 120.cos30o Tresultante = 3 120 2 103,2 N , aproximadamente letra D T1 P P T2 T2 T1 Aula 8 - Questão 6 Vamos colocar o nosso parafuso virtual sobre a extremidade direita da barra. Assim, faremos a soma dos momentos horários é igual a soma dos momentos anti-horários: A normal NA = 400 N produz momento horário em relação ao nosso parafuso, momento esse de módulo 400 3. O peso da barra vale 200 N e produz momento anti-horário de valor 200 1,5 em relação ao nosso parafuso. O peso do palhaço sobre a bicicleta também exerce momento anti-horário em relação ao nosso parafuso, de módulo 500.X onde X é a distancia dele ao parafuso. Assim, fazendo a soma dos momentos horários é igual a soma dos momentos anti-horários, temos: 200.(1,5) + 500.X = 400.(3) X = 1,8 m Aula 8 - Questão 7 Vamos supor que o homem fique apoiado apenas sobre a perna esquerda, retirando a direita do solo. Qual o peso total sobre a perna esquerda ? Vamos lah: Cabeça 5 kg + par de braços 3,5 kg + 3,5 kg + tronco 37 kg + duas coxas 6,5 kg + 6,5 kg + perna + pé direito 4 kg = 66 kg Assim, o peso total valerá 66 kg10m/s2 = 660 N Letra C Aula 8 - Questão 8 Nessa questão, vamos dividir o comprimento total dessa barra em 6 partes iguais, assim, digamos que essa barra tem um comprimento total 6L, onde L é o comprimento de cada uma dessas 6 partes idênticas. Vamos colocar o nosso parafuso virtual sobre a extremidade direita da barra, mais uma vez. Como o bloco está mais próximo da extremidade esquerda, do que da direita, o suporte esquerdo A estará “suportando um peso maior” do que o direito C, nessas condições. Digamos então que o suporteA esteja suportando seu peso limite, ou seja, digamos que a normal NA nessa extremidade esquerda já esteja valendo 65 kg10 m/s2 = 650 N, ou seja, NA = 650 N, portanto ela produz, em relação ao nosso parafuso, um momento total NA.6L = 650.(6L) no sentido horário. O peso dessa caixa vale M.g e encontra-se a uma distância 4L do nosso parafuso, e produz um momento anti-horário de módulo M.g.(4L). O peso da barra vale 30.(10) = 300 N e encontra-se a uma distância 3L do nosso parafuso, e produz um momento anti-horário de módulo 300.(3L). Assim, fazendo a soma dos momentos horários é igual a soma dos momentos anti-horários, temos: 650.(6L) = M.g.(4L) + 300.(3L) 650.(6L) = M.(10).(4L) + 300.(3L) 3900 = 40.M + 900 M = 75 kg Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 453 AULAS 10, 11, 12 e 13 – OPTICA Óptica - Questão 1 - resolução calma, não se deprima ! O espelho usado na vida real tem uma lamina de vidro que cobre a película espelhada de prata para protegê-la evitando oxidação. Suponha um espelho com vidro de espessura e = 6 mm. Quando você encosta seu lápis nele, na verdade, seu lápis tocou apenas em uma das faces do vidro, que está a 6 mm da face oposta onde encontra-se colada a película de prata (veja a figura). Vidro do espelho objeto imagem 6mm 6mm 12 mm Assim, seu lápis está, na verdade, a 6 mm da película de prata que é o espelho propriamente dito. Sendo X = X', a imagem do seu lápis aparecerá do outro lado, a 6 mm de distancia da película de prata e, portanto, a 6 + 6 = 12 mm de distancia do seu lápis. Óptica - Questão 3 - resolução Ela segue a mesma resolução da questão 2 de classe, que foi explicada tão detalhadamente que ganhou 3 vídeos =) Pegue o ponto F, rebata e acha um F' lá embaixo (ao rebater, a distância tem que ficar igual e o ângulo tem que ser de 90 graus). Após achar o F', ligue F' até o ponto P. Ao ligar, no caminho, sua reta vai passar pelo ponto 3. Assim, você acabou de determinar que o caminho da luz vai ser ponto F - ponto 3 - ponto P. Optica – Questão 6 – resolução 50 m x 0,5m0,5m 50 m x+1 0,5m 0,1m 0,1m Semelhança de triângulos: 0,5 x 1 x 249m 0,1 50 Optica – Questão 7 – resolução Vamos imaginar que, uma pessoa, ao se olhar num espelho plano distante, enxergue apenas 2/3 de seu corpo. Se ela se aproximar ou se afastar do espelho, o que ocorrerá com sua imagem? Vejamos os desenhos abaixo: Caso 1: Pessoa longe do espelho plano: Considere uma pessoa de altura 3b, que está a uma distância 2a de um espelho plano de altura b e que enxerga apenas 2/3 de seu tamanho total, ou seja, vendo apenas uma extensão 2b da altura total 3b da imagem. a a aa b b b b 2b a a aa objeto imagem Observe a semelhança de triângulos e a proporção b 2b 2a 4a , e o ângulo visual tal que b tg 2a . Caso 2: Pessoa próxima ao espelho plano Agora, vamos considerar que a mesma pessoa de altura 3b aproximou-se do espelho, e encontra-se agora a uma distância a do mesmo espelho de altura b. Ela verá novamente apenas 2/3 de sua imagem, isto é, vendo apenas uma extensão 2b da altura total 3b da imagem. b a a b b b 2b a a objeto imagem Observe a semelhança de triângulos e a proporção b 2b a 2a , e o ângulo visual > tal que 2b tg 2a . Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 454 A única forma de passar a ver uma fração maior do seu corpo é aumentar o tamanho do espelho, portanto, a única afirmativa correta é a III. Por que tenho a impressão de que a minha imagem aumenta de tamanho, à medida que me aproximo do espelho lá de casa ? Por causa do aumento do ângulo visual (Veja as figuras dos casos 1 e 2 em que temos > ) que dá essa sensação de que a imagem aumenta de tamanho quando você se aproxima do espelho. No entanto, a altura da imagem é constante, sempre igual à altura do objeto. Essa mesma sensação ocorre quando observamos os postes de uma avenida. Certamente a prefeitura não comprou 100 postes de tamanhos diferentes para a Av. Santos Dumont. No entanto, quando caminhamos a pé pela calçada, temos a impressão de que os postes mais próximos (ângulo visual , veja figura abaixo) são maiores que os postes mais distantes (ângulo visual < , veja figura abaixo). Novamente, é uma mera questão de ângulo visual. Os postes mais próximos são vistos sob ângulo visual maior ( > ), dando a impressão de que são maiores que os postes mais distantes, mas todos têm o mesmo tamanho . Óptica - Questão 8 - resolução Ao todo são 24 bailarinas, sendo que, das 24, temos 3 bailarinas de verdade e 21 bailarinas imagens. Isto significa que o par de espelhos está conjugando 21 imagens a partir de 3 objetos, ou seja, o par de espelhos está “produzindo” 7 imagens a partir de cada 1 objeto. Assim: N = 360/ – 1 7 = 360/ – 1 = 45o Óptica - Questão 10 - resolução Abra a apostila na página 269, veja a figura do pirata diante do par de espelhos perpendiculares entre si, observando suas 3 imagens. Veja que o pirata R1 nessa figura é uma imagem enantiomorfa (invertida), enquanto o pirata R2 é uma imagem não-enantiomorfa (não-invertida). Para entender melhor, leia todo o diálogo dos piratas nessa página. Óptica - Questão 11 - resolução Pela propriedade da rotação dos espelhos planos, sabemos que quando um espelho gira em um ângulo = 45o , a sua imagem vai girar um ângulo = 2. = 90o no mesmo sentido. objeto Imagem inicial Imagem final = 90o = 45o Antes de girar o espelho Após girar o espelho 45 o Assim, observando a figura abaixo, não é difícil compreender porque a imagem final da moça estará horizontal, quando ela se observar num espelho que forme 45o com a vertical. Portanto, observando a figura acima, vemos que a moça deve mirar um ponto entre A e C a fim de observar a imagem dos seus sapatos, isto é, deve mirar o ponto intermediário B. Prof Renato Brito B A C Óptica – Questão 13 – resolução Pela propriedade da Rotação dos Espelhos planos, se = 15o, teremos = 30o na figura a seguir, o que nos permite escrever: E1 E2 C A B a) oAB 3 ABtg tg30 AB 3 cm AC 3 3 Se AB triplicará de valor, AB passará de 3 cm para 3 3 cm . Quanto valerá o novo nessa situação : oAB 3 3tg = 3 cm = 60 AC 3 Pela lei da rotação ( = 2), sendo = 60o e teremos = 30o. Óptica – Questão 17 – resolução Sejam a e b as extremidades do objeto extenso. Onde se localizam as imagens a’ e b’ dessas extremidades, conjugadas pelo espelho côncavo ? C F V a b Efetuando os traçados dos raios, facilmente localizamos os pontos a’ e b’, imagens de a e b conjugadas pelo espelho côncavo. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 455 C F V a' b' Assim, após termos localizado as extremidades da imagem, acabamos localizando toda a imagem extensa C F V a' b' Óptica – Questão 21 – resolução Na figura, temos P’ > 0, P > 0 e P’ > P, assim: P’ P = 24, A = 4 = P ' P P’ = 4P Resolvendo o sistema, encontramos P = 8 cm e P’ = 32 cm 1 1 1 FP P ' F = 6,4 cm R = 12,8 cm Óptica - Questão 22 - resolução “....Um objeto encontra-se a 20 cm de um espelho, sua imagem direita (e, portanto, virtual) encontra-se a 40 cm do referido espelho....” Traduzindo: inicialmente, quando P = + 20 cm, tínhamos P´ = –40 cm (imagem virtual e direita) “......Se o objeto for posicionado a 80 cm do espelho, sua imagem será...” Traduzindo: Se agora tivermos P = +80 cm, então P´ valerá quanto ? ' P 1 P 1 ' P 1 P 1 F 1 antes depois ' P 1 80 1 40) - ( 1 20 1 F 1 P ’ = + 80 cm (real) Resposta correta- letra E Óptica – Questão 23 – resolução Na figura, temos P’ > 0, P > 0 e P > P’, assim: P P’ = 4, A = 1 3 = P ' P P = 3.P’ Resolvendo o sistema, encontramos P’ = 2 cm e P = 6 cm 1 1 1 F P P ' F = 1,5 cm R = 3,0 cm Óptica – Questão 25 – resolução Na figura, temos P’ < 0 (imagem soim virtual), P > 0 , assim: |P| + |P’| = 20 cm, mas, sendo P’ < 0, temos |P’| = (1). P’, assim: P P’ = 20 cm, A = 1 3 = P ' P P = 3.P’ Resolvendo o sistema, encontramos P’ = 5 cm e P = +15 cm 1 1 1 F P P ' F = 7,5 cm R = 15 cm Óptica - Questão 28 - resolução Desvio = = 15o Ângulo de refração = + = 45o (opostos pelo vértice) Portanto = 30o Da lei de Snell, temos : nar. Sen45o = nvidro . sen 1. 22 = nvidro. sen 30o nvidro = 2 Vidro N 45º 45º N Óptica - Questão 29 - resolução Lei de snell: n1. sen = n2. sen Nessa questão, foi dito que quando = 90o, teremos = 30o A pergunta é: Se agora = 30o, quanto valerá ? Antes: n1. sen 90o = n2. sen30o Depois: n1. sen 30o = n2. sen Dividindo as equações acima, membro a membro, encontramos sen = 1/4 = 0,25. Observando o gráfico da função seno dado na questão, vemos que o ângulo cujo seno vale aproximadamente 0,25 é 15 graus. Óptica – Questão 30 – resolução ar vidro Na figura, temos = 90 sen = cos Snell: nar . sen = nvidro . sen, com sen = cos nar . sen = nvidro . cos 1 . sen = 3 .cos tg = 3 = 60o Óptica – Questão 32 – resolução Snell na entrada : nar . sen = nvidro . sen (eq1) Snell na saída: nvidro . sen = nar . sen (eq2) De eq1 e eq2, vem: nar . sen = nvidro . sen = nar . sen nar . sen = nar . sen = = 45o Note que o triângulo dentro da circunferência é isósceles por ter dos lados iguais entre si (raio e raio). Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 456 Óptica - Questão 35 - resolução 60 o 45 o 45 o 60 o 30 o Da lei de Snell, temos : nar. Sen45o = nvidro . sen30o 2 2 = nvidro. sen 30o nvidro = 2 Determinando o ângulo limite para a mudança de meio vidro ar: SenL = 2 2 2 1 n n vidro ar L = 45o Óptica – Questão 38 – resolução senL = menor vidro maior vidro n3 1 n = 3 3 n n nvidro . sen = nar . sen nvidro . sen = nar . sen 3 . sen30o = 1. sen = 60o Desvio = 60º 30o = 30o Óptica - Questão 43 - resolução Se a placa de vidro tem uma espessura e = 5 cm, quando ela cobrir a foto, conjugará uma imagem dessa foto numa posição um pouco acima da foto verdadeira, dando a impressão de que a fotografia agora está X centímetros acima da posição real. Esse X, certamente, não passará de 5 cm de altura ( X < 5 cm), visto que a imagem virtual da fotografia deve se formar no interior da placa de vidro (a imagem do peixe vista pelo pescador sempre é formada dentro da água ). Por esse motivo, para que a distância da câmera fotográfica até a fotografia (ou até a sua imagem conjugada pela placa de vidro) permaneça inalterada (antes e depois), devemos levantar a câmera fotográfica em uma distância exatamente igual a X centímetros. Resposta correta – Letra A Óptica - Questão 45 - resolução Da lei de Snell, temos : nar. Sen45o = nvidro . sen30o 1. 2 2 = nvidro. sen 30o nvidro = 2 60 o 60 o 60 o 30 o 45 o N N Óptica - Questão 46 - resolução A luz sai do objeto, sofre reflexão e vai em direção ao olho do observador. Entretanto, como o observador enxerga no prolongamento, ele verá a imagem virtual mostrada abaixo. objeto Imagem virtual Óptica - Questão 48 - resolução . 45º N Ar Vidro Ar e xe nar. Sen45o = nvidro . sen 1. 2 2 = 2 . sen sen = 1/2 = 30o No triângulo retângulo em destaque, temos: cos = cos30o = 2 3 X e 2 3 X 33 X = 6 cm Óptica - Questão 49 - resolução 60 o d dE h A lei de Snell-Descartes permite escrever: nar . sen60o = nvidro . sen 1 . 3 /2 = 3 . sen sen = 1/2 = 30o Oposto pelo vértice: + = 60o = 30o Observando os triângulos retângulos, podemos escrever: cos = h E h = cos E sen = h d h = sen d Igualando as duas expressões acima para h, vem: cos E = sen d 2 1 d 2 3 cm32 d = 2 cm Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 457 Óptica - Questão 50 - resolução . 30º N r 60º s r s Conforme demonstrado em sala de aula, uma das propriedades da lâmina de faces paralelas é que o raio de luz que sai é paralelo ao raio incidente, ou seja, a reta r é paralela à reta s na figura abaixo: r//s. Em outras palavras, as retas r e s formam o mesmo ângulo, por exemplo, com a vertical, de forma que necessariamente, temos = 30º. Se conhecemos as propriedades, não precisamos fazer cálculos nessa questão. Logicamente que, se o fizermos (o que não vale a pena), encontraremos a mesma resposta. Óptica - Questão 64 - resolução A imagem conjugada pela lente divergente é virtual, p’ negativo. Seja X um número real positivo. Segundo os dados do enunciado, temos: P = +X P’ = – X / 2 (note que X é positivo mas P’ é negativo) F = – 30 cm (divergente) ' P 1 P 1 F 1 2)(-X / 1 X 1 30 1 X = 30 cm Óptica - Questão 66 - resolução Note que a imagem é invertida e 3x menor, portanto temos A = 1/3. Com essa dica, agora você resolve a questão . Óptica - Questão 68 - resolução Atenção, tem que passar tudo para milímetros (1 m = 1000 mm). A questão está pedindo a distância p’ da lente até a imagem. Óptica - Questão 69 - resolução A = – 24 , F = + 9,6 cm A imagem é 24 vezes maior que o objeto, porém invertida em relação a ele. Agora é so fazer as continhas A = – p’ / p e ' P 1 P 1 F 1 A questão pede o valor de D = P + P’ Óptica - Questão 74 - resolução Dados da questão: F1 = + 5 mm e P1 = +5,1mm Usando a equação dos pontos conjugados, achamos P1’ = 255 mm Dados da questão: F2 = +4,8 cm e P2’ = 24 cm (imagem virtual) Usando a equação dos pontos conjugados, achamos P2 = 4 cm = 40 mm A questão pede o valor de D = P1’ + P2 = 255 + 40 = 295 mm = 29,5 cm Óptica - Questão 76 - resolução Dados da questão: D = P1’ + P2 = 253 cm P1 = + F1 = +2,5 m Usando a equação dos pontos conjugados, encontramos P1’ = 2,5 m, ou seja, P1’ = 250 cm. Da relação D = P1’ + P2 = 253 cm, com P1’ = 250 cm, concluímos que P2 = 3 cm. O enunciado deu que F2 = +5 cm Usando a equação dos pontos conjugados, encontramos P2’ = 7,5 cm (imagem virtual, P2’ negativo). Assim, a distância da imagem final até a ocular vale |P2’| = 7,5 cm Óptica - Questão 77 - resolução L1 F1 F2 L2 F2 Eixo principal F1 5, 0 cm F1 F2 X Os triângulos acinzentados na figura acima são semelhantes: X F cm 5 F 21 X cm 6 cm 5 cm 4 X = 7,5 cm Óptica - Questão 78 - resolução O ponto A é o foco da lente divergente ( “.....raios que incidem paralelos ao eixo principal de uma lente divergente, divergem passando pelo foco.....” ) Ele também coincide com o centro C de curvatura do espelho côncavo ( “.....raios que incidem no espelho esférico passando pelo centro de curvatura C, refletem-se sobre si mesmos....” ) Assim, a distância focal da lente tem módulo igual a 40 cm e o espelho esférico tem distância focal (40 + 40) / 2 = 40 cm Óptica – Questão 79 – resolução Não se afobe, não dá para sair fazendo conta. A questão deve ser resolvida só com base nas propriedades gráficas das construções das imagens, só por dedução, sem matematiquês. 1 3 2 x y z R s lente espelho A seta 1 “joga luz na lente” que conjuga a imagem seta 2. A seta 2 “joga luz no espelho que conjuga a imagem seta 3. Note que, segundo o enunciado, as seta 2 e 3 devem estar exatamente sobre o mesmo ponto S do eixo. Adicionalmente, a seta 3 tem exatamente o mesmo tamanho e a mesma orientação da seta 1. Assim, deduzimos que as 3 setas terão o mesmo tamanho, as setas 1 e 2 estão sobre os pontos anti-principais da lente (para que elas tenham tamanhos iguais entre si) e as setas 2 e 3 estão sobre o centro de curvatura do espelho esférico (para que as setas 2 e 3 estejam sobre o mesmo ponto S do eixo e tenham tamanhos iguais). Assim, temos: x = y = 2f (lente) = 2 x 15 = 30 cm Z = R = 2f (espelho) = 2 x 20 = 40 cm Letra E Óptica – Questão 80 – resolução O raio de uma de suas superfícies é o triplo do raio da outra e igual à distância focal da lente. O raio R2 da face 2 é o triplo do raio R1 da outra e o raio R2 também é igual à distância focal F da lente. Em outras palavras: R2 = 3.R1 e R2 = F Assim, vem: Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 458 ) L 2M 1 2 2 2 2 2 2 2 2 n1 1 1 1 n 1 1 1 1 RF n R R R 1 R 3 1 n 3 1 1 4 1 n 1 R 1 R R R R 1 n 1 n 1,25 4 Óptica – Questão 93 – resolução O míope sonha em ver estrelas. Porém, o “mais próximo que ele enxerga” sem fazer esforço de acomodação visual é a 40 cm de distancia do olho dele. Assim, a lente divergente terá que produzir, a partir de uma estrela de verdade (P = +) uma imagem (virtual) a uma distância de 40 cm dos olhos dele (P’ = 40 cm). ' P 1 P 1 F 1 1 1 1 F 40 1 1 0 F 40 F = 40 cm = 0,4 m 1 1 V 2,5di F 0,4m Óptica – Questão 94 – resolução ' P 1 P 1 F 1 1 1 1 F 25cm 40cm 1 40 25 F 1000 1000 10 F cm m 15 15 1 1 15 V 1,5di F 10 /15 10 Óptica – Questão 95 – resolução a) veja a foto, ele não enxerga bem de perto. Ele teria hipermetropia ou Presbiobia ? Bom, pela foto, ele já tem idade bastante avançada. Se ele não enxerga bem de perto, com essa idade, ele certamente tem presbiobia. b) Presbiobia usa a mesma lente da hipermetropia, ou seja, lente convergente. São recomendadas também as lentes bifocais, que modernamente já evoluíram as as multifocais (ou progressivas). c) a seguir, veja o cálculo: ' P 1 P 1 F 1 1 1 1 1 4 1 3 F 0,25 m 1m F 1 V 3di F Óptica – Questão 96 – resolução Veja a resolução em vídeo em www.fisicaju.com.br/resolucoes Aula 14 – Gases - Termodinâmica Questão 2 - resolução Como o êmbolo deve estar em equilíbrio mecânico, a força FH que o gás hidrogênio exerce no êmbolo deve equilibrar a força FO que o gás oxigênio exerce no êmbolo. o oH HH o H o H o F n .R.TF n .R.T F F P = P A A V V oH H o H o oH nn , com V = y.A e V = x.A (volume do cilindro) V V nn 12 / 2 64 / 32 y = 3.x, com x+y = 40 cm y.A x.A y x x = 10, y = 30 cm Questão 6 - resolução Seja ni = n o número de mols de gás inicialmente no interior do recipiente. O enunciado disse que 25% do gás escaparam, restando apenas 75% do gás (restando apenas nF = 0,75.n mol de moléculas dentro do recipiente no final do vazamento). No início temos: Pi.Vi. = ni.R. Ti, com ni = n No final temos: PF.VF = nF.R.TF, com nF = 0,75n Dividindo uma equação pela outra, membro a membro, temos: F F F F F i i i i F P .V n .R.T 6.V n .R.T P 4,5 atm P .V n .R.T P .V 0,75n.R. T Questão 8 - resolução Qual a força que a pressão atmosférica exerce de fora para dentro, nessa tampa, empurrando-a para baixo ? Fatm = Patm x área = 1 atm x 12 cm² = (105 N/m²)(12.10 4 m2) = 120N Além dessa força empurrando a tampa para baixo, temos também a força da mão da pessoa de 240N. Assim, a força total empurrando a tampa para baixo é de 120 + 240 = 360 N. Essa é a força que impede que o gás consiga levantar a tampa, essa força empata com a força que o gás faz na tampa de dentro para fora. Assim, concluímos que o gás exerce nessa área da tampa uma força de 360 N de dentro para fora. Com isso, descobrimos a pressão do gás lá dentro: gás 5 2 5 gas 2 4 2 Força 360N 360N P 3.10 N/m 3.10 Pa área 12cm 12.10 m Questão 25 - resolução Da equação de Claperon, P.V = n.R.T, portanto, pedir o gráfico de PV em função de V é o mesmo que pedir o gráfico de n.R.T em função de V, ou seja, T em função de V. Ora, se a transformação é isotérmica, T será constante, por isso, o gráfico correto é o da letra b. Questão 59 - resolução P Va 2a 3a a 2a 3a a b+ + + Figura 1 P Va 2a 3a a 2a 3a b c - - Figura 2 O trabalho realizado na expansão ab (expansão) é positivo, sendo dado pela área em destaque na Figura 1 acima. Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 459 Já o trabalho realizado na compressão bc é negativo e seu módulo é dado pela área hachurada na Figura 2 acima. Assim, o trabalho realizado pelo gás, no percursocompleto abc, é dado pela soma algébrica das áreas 1 (positiva) e 2 (negativa) e é mostrado graficamente na Figura 3 ao lado. Seu módulo vale (1/2).R² = .a² / 2. Letra C - FALSA P Va 2a 3a a 2a 3a a b c d + Figura 3 Por que a letra E está correta ? Note que o estados a e b têm temperaturas iguais, como se pode notar de Clapeyron T = P.V /n.R. Assim, a variação da energia interna Uab = 0 e, portanto, vem: Uab = Qab ab 0 = Qab ab Qab = ab = área sombreada na Figura 1. A área sombreada na Figura 1 é a área de um retângulo mais a área de 1/4 de um círculo, que somando, de fato, resulta (2 + /4).a2. Faça a conta no seu rascunho aih, sem preguiça, ok ? Questão 70 - resolução O estado inicial A tem pressão e volume iguais a 6 atm e 6 litros. O estado final B tem pressão e volume iguais a 4 atm e 9 litros. Qual estado tem maior temperatura, A ou B ? Pela equação de Clapeyron T = P.V / n.R, vemos que as temperaturas são iguais, portanto, não ocorre variação da energia interna nesse processo U = 0, e portanto, temos U = Q T = 0 Q = T T = 240 J. (dá raiva né) Questão 71 - resolução a) A C P.V 3 2 6 1 T T n.R n.R n.R , b) UAC = QAC AC Entretanto, UAC = 0, pois TA = TC. Além disso, AC é dado pela área do retângulo sob o trecho BC, ou seja: AC = base x altura = (62).102.(1.105) = 4000 J. Assim, temos: UAC = QAC AC 0 = QAC 4000 QAC = 4000 J Questão 75 - resolução Em toda transformação adiabática, vale a relação : 1 1 1 n.R.T P.(V) K cons tante, com P ,substituindo, vem: V n.R.T K .(V) K T.(V) cons tante T.(V) K' V n.R Ou, seja, o produto T.(V) também é constante, numa transformação adiabática. Ass 1 1 1 1 1 im: Ti Vf 2.Vi (Ti).(Vi) (Tf).(Vf) 2 Tf Vi Vi Questão 76 - resolução Seguindo um raciocínio semelhante ao da questão anterior, também podemos demonstrar que, em toda transformação adiabática, também se mantém constante o produto 1(P) .(T) , isto é, 1(P) .(T) = K. 1 1 n.R.T P.(V) K cons tante, com V ,substituindo, vem: P n.R.T K P. K P .T cons tante P .T K' P (n.R) A alternativa errada é a letra D mesmo. Questão 85 - resolução (Preste muita atenção às unidades físicas). Toda a Emec é convertida em energia térmica, na forma de calor sensível: M.g.H = M.c. g.H c Conforme explicado em sala de aula, em problemas que misturam Mecânica com Termologia, devemos usar todos os valores no sistema internacional: c = o o g.H 9,8 200 J 196 . 1J 10 kg. C 1 kg. 1 C Como todos os dados estão no SI, o resultado encontrado acima também está no SI. Entretanto, a questão pediu o resultado num outro sistema de unidades. Vamos converter: o 3 o 196 . 1J (196 / 4)cal c 1 kg. 1 C (10 g). 1 C c 2 o cal 4,9.10 g. C resposta – letra E Questão 88 - resolução Durante as 4 etapas do ciclo, a máquina recebe calor da fonte quente no trecho bc (Qquente = 200 J) e rejeita calor para a fonte fria no trecho da (Qfrio = 80 J). A máquina não troca calor em nenhuma outra etapa. Assim, podemos dizer que o trabalho realizado por essa máquina, no ciclo, é dado por: ciclo = Qquente Qfrio = 200 80 = 120 J Assim, o rendimento, nesse ciclo é dado por: ciclo quente ela aproveitou 120 J 120 n 0,6 60% Q do total de 200 J 200 Questão 102 - resolução Fcarnot q T 279k 300 279k 21 7 n 1 1 7% T 300k 300k 300 100 Potência útil de 210KW significa que essa máquina vai produzir um trabalho (do ciclo) de 210 kJ a cada 1 segundo. Ou seja, vamos usar que o trabalho do ciclo vale ciclo = 210 kJ e queremos saber o Qquente. Assim, pelo conceito de rendimento: carnot quente quente 7 210kJ n Q 3000kJ 100 Q 0,07 Calendário das Aulas da Frente 2 - 1º Semestre 2015 CALENDÁRIO DAS AULAS FRENTE 2 – 1º semestre 2015 ANUAL DE FÍSICA PARA MEDICINA - Prof. Renato Brito Compromisso com a sua aprovação Código da Aula Dia e Horário da Aula OPTICA 1 19 de fevereiro (5ª feira) – 18h às 22h30 OPTICA 1 20 de fevereiro (6ª feira) – 14h às 18h30 OPTICA 2 26 de fevereiro (5ª feira) – 18h às 22h30 OPTICA 2 27 de fevereiro (6ª feira) – 14h às 18h30 OPTICA 3 05 de março (5ª feira) – 18h às 22h30 OPTICA 3 06 de março (6ª feira) – 14h às 18h30 OPTICA 4 12 de março (5ª feira) – 18h às 22h30 OPTICA 4 13 de março (6ª feira) – 14h às 18h30 OPTICA 5 19 de março (5ª feira) – 18h às 22h30 OPTICA 5 20 de março (6ª feira) – 14h às 18h30 OPTICA 6 26 de março (5ª feira) – 18h às 22h30 OPTICA 6 27 de março (6ª feira) – 14h às 18h30 TERMOD 1 02 de abril (5ª feira) – 18h às 22h30 TERMOD 1 03 de abril (6ª feira) – 14h às 18h30 TERMOD 2 09 de abril (5ª feira) – 18h às 22h30 TERMOD 2 10 de abril (6ª feira) – 14h às 18h30 TERMOD 3 16 de abril (5ª feira) – 18h às 22h30 TERMOD 3 17 de abril (6ª feira) – 14h às 18h30 TERMOD 4 30 de abriol (5ª feira) – 18h às 22h30 TERMOD 4 01 de maio (6ª feira) – 14h às 18h30 TERMOD 5 07 de maio (5ª feira) – 18h às 22h30 TERMOD 5 08 de maio (6ª feira) – 14h às 18h30 TERMOD 6 14 de maio (5ª feira) – 18h às 22h30 TERMOD 6 15 de maio (6ª feira) – 14h às 18h30 ESTÁTICA 21 de maio (5ª feira) – 18h às 22h30 ESTÁTICA 22 de maio (6ª feira) – 14h às 18h30 GRAVITAÇÃO 28 de maio (5ª feira) – 18h às 22h30 GRAVITAÇÃO 29 de maio (6ª feira) – 14h às 18h30 No mês de Junho, teremos aulas dos conteúdos da Frente 1 que ficaram pendentes. Geralmente é a parte de hidrostática. Com essa precaução, muito provavelmente não precisaremos ter aula do nosso curso de Física Anual em Julho e você ficará livre para fazer os famosos e mais antigos Cursos de Férias de Fortaleza: matemática, Química e Biologia no Simétrico. Imperdível ! Faça a sua reserva antecipada na Recepção com as meninas pois todo ano muitos alunos ficam se fora sem vagas.