Lista_08

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ENGENHARIA CIVIL E MECÂNICA
DISCIPLINA: FÍSICA GERAL I
PROFESSORES DE FÍSICA DO IESAM
Problemas de Física 1 – Young & Freedman – 12a Ed.
Lista do capítulo 8 – Momento Linear, Impulso e Colisões
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IESAM – Engenharias – Física Geral I – Professores de Engenharia do IESAM
8.1) a) Qual é o módulo do momento linear de um caminhão de 10000 kg que se desloca com velocidade de 12 m/s?
b) Qual deve ser a velocidade de um carro esportivo de 2000 kg para que ele tenha i) o mesmo momento linear do caminhão? ii) a mesma energia cinética?
8.3) a) mostre que a energia cinética K e o módulo do momento linear p de uma partícula de massa m são relacionados por K=p2/2m.
b) Um cardeal (Richmondena cardinalis) com massa de 0,040 kg e uma bola de beisebol de 0,145 kg possuem a mesma energia cinética. Qual desses corpos possui o maior momento linear? Qual é a razão entre o módulo do momento linear do cardeal e o módulo do momento linear da bola de beisebol?
c) Um homem com 700N e uma mulher com 450N possuem o mesmo momento linear. Quem possui a maior energia cinética? Qual é a razão entre a energia cinética do homem e a energia cinética da mulher?
8.7) Força sobre uma bola de golfe. Uma bola de golfe de 0,0450 kg que estava inicialmente em repouso passa a se deslocar a 25,0 m/s depois de receber o impulso de um taco. Se o taco e a bola permaneceram em contato durante 2,00ms, qual é a força média do taco sobre a bola? O efeito do peso da bola durante seu contato com o taco é importante? Por que sim ou por que não?
8.11) No instante t=0, um foguete de 2150kg no espaço sideral aciona um motor que exerce uma força crescente sobre ele no sentido positivo de x. Essa força obedece à equação Fx=At2, onde t é o intervalo de tempo, e possui módulo de 781,25 N quando t=1,25s.
a) Ache o valor SI da constante A, incluindo suas unidades.
b) Qual é a variação da velocidade do foguete durante esse intervalo?
8.13) Uma pedra de 2,0 kg está deslizando a 5,0 m/s da esquerda para direita sobre uma superfície sem atrito, quando é repentinamente atingida por um objeto que exerce uma grande força horizontal sobre ela, por um curto período de tempo. O gráfico na Figura 8.34 mostra o módulo dessa força em função do tempo.
a) Qual é o impulso que essa força exerce sobre a pedra?
b) Imediatamente após a força cessar, ache o módulo, a direção e o sentido da velocidade da pedra se a força atuar (i) para a direita e (ii) para a esquerda.
8.16) Você está em pé sobre uma camada de gelo de um estádio de futebol em um país frio; despreze o atrito entre seus pés e o gelo. Um amigo joga para você uma bola de 0,400kg que se desloca horizontalmente com velocidade de 10,0 m/s. sua massa é igual a 70,0 kg.
a) Se você agarra a bola, com que velocidade você e a bola se deslocarão logo a seguir?
b) Se a bola colidir com você e rebate em seu peito, passando a adquirir uma velocidade horizontal de 8,0 m/s em sentido oposto ao inicial, com que velocidade você se desloca após a colisão?
8.29) Um peixe de 15kg que nada a 1,10m/s subitamente engole um peixe de 4,5kg que estava inicialmente em repouso. Despreze qualquer efeito de arraste da água. A) Ache a velocidade escalar do peixe maior imediatamente após ele devorar o menor. B) quanta energia mecânica foi dissipada nessa refeição?
8.37) Em um cruzamento da cidade de São Paulo, um carro compacto com massa de 950 kg que se deslocava de oeste para 
Leste colide com uma picape com massa de 1900kg que se deslocava do sul para o norte e avnçou o sinal vermelho. Em virtude da colisão, os dois veículos ficam engavetados e após a colisão eles se deslocam a 16,0 m/s na direção 24,0° nordeste. Calcule o módulo da velocidade de cada veículo antes da colisão. Estava chovendo muito durante a colisão, e o atrito entre os veículos e a estrada pode ser desprezado.
8.41) Os blocos A (massa 2,0 kg) e B (massa 10,0 kg) movem-se sobre uma superfície horizontal sem atrito. Inicialmente, o bloco B está em repouso e o bloco A se move em direção a ele com velocidade de 2,0 m/s. Os blocos estão equipados com para-choques de mola ideal. A colisão é frontal, portanto todo o movimento antes e depois da colisão ocorre ao longo de uma reta.
a) Ache a energia máxima armazenada nos para-choques de mola e a velocidade de cada bloco nesse instante.
b) Ache a velocidade de cada bloco após eles se separarem.
8.43) Uma bola de gude de gude de 10,0 g desloca-se com velocidade de 0,400 m/s da direita para a esquerda sobre uma pista horizontal sem atrito e colide frontalmente com outra bola de gude de 30,0 g que se desloca com velocidade de 0,200 m/s da esquerda para a direita
a) Determine o módulo, a direção e o sentido de cada bola de gude depois da colisão. (Como a colisão é frontal, todos os movimentos ocorrem ao longo da mesma linha reta)
b) Calcule a variação do momento linear (isto é, o momento linear depois da colisão menos o momento linear antes da colisão) para cada bola de gude. Compare os valores obtidos para cada bola de gude.
c) Calcule a variação de energia cinética (isto é, a energia cinética depois da colisão menos a energia cinética antes da colisão) para cada bola de gude. Compare os valores obtidos para cada bola de gude.
8.47) As massas e as coordenadas dos centros de massa de três blocos de chocolate são dadas por: (1) 0,300 kg, (0,200m, 0,300m); (2) 0,400 kg, (-0,300m, 0,600m). Calcule as coordenadas do centro de massa do sistema constituído por esses três blocos de chocolate.
8.50) Um utilitário de 1200 kg desloca-se a 12,0 m/s ao longo de um elevado retilíneo. Outro carro de 1800 kg, e se deslocando a 20,0 m/s, tem seu centro de massa situado a uma distância de 40,0 m da frente do centro do utilitário. (ver Figura).
a) Calcule a posição do centro de massa do sistema constituído pelos dois carros.
b) Calcule o módulo do momento linear total do sistema usando os dados acima.
c) Calcule a velocidade do centro de massa do sistema.
d) Calcule o módulo do momento linear total do sistema usando a velocidade do centro de massa do sistema. Compare sua resposta com o resultado obtido no item (b).
8.55) Um modelo de avião com controle remoto possui momento linear dado por
 [(-0,75kg.m/s3)t2+(3,0kg.m/s)]i + (0,25kg.m/s2)tj.
a) Quais são os componentes x, y e z da força resultante que atua sobre o avião?
b) Em que instantes t o componente x da força resultante que atua sobre o avião é igual a zero?
8.65) Imediatamente antes de colidir com a raquete, uma bola de tênis pesado 0,560N possui uma velocidade igual a (20,0 m/s)i – (4,0m/s)j. Durante os 3,0ms em que a raquete ficou em contato com a bola, a força resultante é constante e igual a (-380N)i + (110N)j.
a) Quais são os componentes x e y do impulso da força resultante que atuam sobre a bola?
b) Quais são os componentes x e y da velocidade final da bola?
8.75) Uma bala de 8,0 g disparada por um rifle penetra e fica retida em um bloco de 0,992 kg ligado a uma mola e apoiado sobre uma superfície horizontal sem atrito (ver figura). O impacto produz uma compressão de 15,0 cm na mola. A calibração mostra que uma força de 0,750 N comprime a mola 0,250 cm.
a) calcule o módulo da velocidade do bloco imediatamente após o impacto.
b) Qual era a velocidade inicial da bala?
8.77) Um dublê de cinema (massa 80,0 kg) está em pé sobre a borda da janela situada a 5,0 m acima do piso. Segurando uma corda amarrada a um candelabro, ele oscila para baixo para atingir o vilão do filme (massa 70,0 kg), que está em pé diretamente abaixo do candelabro. (suponha que o centro de massa do dublê se mova para baixo 5,0 m. Ele larga a corda no instante em que atinge o vilão).
a) com que velocidade os dois adversários engalfadinhos começam a deslizar ao longo do piso?
b) sabendo que o coeficiente de atrito cinético entre seus corpos e o piso é dado por µc=0,250, até que distância eles deslizam ao longo do piso?