Prova 2ºEE

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Universidade Federal de Pernambuco – Departamento de F´ısica
Segundo Exerc´ıcio Escolar de F´ısica Geral 1 – 25/05/2015
ABCDDBCAADBCDAABCDAB
Nome:
CPF: Turma:
Questo˜es objetivas. Nas questo˜es abaixo, marque com um X uma das
alternativas (a), (b), (c) etc. Questo˜es com mais de uma opc¸a˜o marcada
na˜o sera˜o pontuadas.
Objetivas:
5a Questa˜o:
6a Questa˜o:
NOTA:
1a Questa˜o (1,0 ponto): Uma part´ıcula se desloca no sentido positivo do eixo x sujeita a uma u´nica forc¸a
F (x), mostrada na figura. Sejam v0, v3 e v4 os mo´dulos das velocidades em x = 0, x = x3 e x = x4
respectivamente.
Baseando-se apenas numa ana´lise da figura ao lado,
determine a alternativa correta:
(a) v0 < v3 < v4
(b) v3 < v4 < v0
(c) v4 < v0 < v3
(d) v3 < v0 < v4
(e) v0 < v4 < v3
(f) v4 < v3 < v0
2a Questa˜o (1,0 ponto): Uma pequena esfera macic¸a e´ lanc¸ada verticalmente a partir do solo, num local
de resisteˆncia do ar desprez´ıvel. O mo´dulo da acelerac¸a˜o da gravidade e´ dado por g. Considere a energia
potencial gravitacional zero no solo. Sabendo que a altura ma´xima atingida pela esfera e´ H, qual e´ o mo´dulo
de sua velocidade na altura em que sua energia cine´tica e´ igual a sua energia potencial gravitacional?
(a)
√
2gH (b) 2
√
2gH (c)
√
gH (d) 2
√
gH (e)
√
2gH
2
(f)
√
gH
2
3a Questa˜o (1,0 ponto): Um bloco e´ lanc¸ado do ponto A em uma pista horizontal com velocidade inicial
vi. A pista apresenta um vale de profundidade h1 e em seguida uma rampa que atinge uma altura h2 com
relac¸a˜o a` altura do ponto A, conforme a figura. Na˜o ha´ atrito entre o bloco e a rampa exceto na parte
superior horizontal da pista, a partir do ponto B. Deste ponto em diante, o bloco percorre uma distaˆncia D
ate´ parar. Em todo o percurso, o bloco mante´m contato com a pista. Considere as seguintes afirmac¸o˜es:
I) Se diminu´ımos h2 (mantendo h1), o bloco percorre uma distaˆncia maior que D.
II) Se diminu´ımos h1 (mantendo h2), o bloco percorre uma distaˆncia maior que D.
III) Se dobramos sua massa, o bloco percorre o dobro da distaˆncia D.
Quais afirmac¸o˜es sa˜o verdadeiras?
(a) Apenas I (e) Apenas II
(b) Apenas III (f) I e II
(c) I e III (g) II e III
(d) Todas (h) Nenhuma
A
B
h1
h2
D
g
4a Questa˜o (1,0 ponto): Uma manga cai de uma altura de 10 m sobre uma calc¸ada. Quando uma segunda
manga, ideˆntica a` primeira, cai da mesma altura sobre a areia fofa, no mesmo n´ıvel da calc¸ada, a durac¸a˜o
da colisa˜o e´ 5 vezes maior. Em ambos os casos, a colisa˜o e´ perfeitamente inela´stica. Em comparac¸a˜o com a
colisa˜o na calc¸ada, o impulso, a variac¸a˜o do momento e a forc¸a me´dia experimentados pela segunda
manga durante a colisa˜o com a areia sa˜o, respectivamente:
(a) igual, maior, menor; (b) igual, menor, maior; (c) menor, igual, maior;
(d) igual, igual, menor; (e) menor, menor, menor; (f) igual, igual, igual;
Universidade Federal de Pernambuco – Departamento de F´ısica
Segundo Exerc´ıcio Escolar de F´ısica Geral 1 – 25/05/2015
ABCDDBCAADBCDAABCDAB
Questo˜es discursivas. Nos itens abaixo, so´ sera˜o aceitas respostas acompanhadas do respectivo de-
senvolvimento no caderno de respostas em anexo. Deixe seus ca´lculos registrados.
5a Questa˜o (3,0 pontos) (fortemente baseada na questa˜o 39 do cap. 8 da 9a ed. do livro-texto):
Uma part´ıcula de massa m = 2,0 kg se movendo no eixo x esta´ sujeita a uma u´nica forc¸a, cuja energia
potencial e´ dada na figura abaixo. Quando passa pela posic¸a˜o x = 5,0 m, a velocidade da part´ıcula e´
v = −5,0 m/s.
(a) (1,0 ponto) Qual e´ o mo´dulo e o sentido da acelerac¸a˜o da
part´ıcula no ponto x = 3,0 m?
(b) (1,0 ponto) A part´ıcula chega ao ponto x = 2,0 m? Em caso
afirmativo, qual e´ a velocidade da part´ıcula nesse ponto? Caso
contra´rio, qual e´ o ponto de retorno entre x = 2,0 m e x = 4,0 m?
(c) (1,0 ponto) Considere agora que a part´ıcula se move de
x = 1,0 m ate´ x = 6,0 m. Qual e´ o trabalho realizado pela forc¸a?
6a Questa˜o (3,0 pontos): Duas part´ıculas podem deslocar-se sem atrito sobre um plano horizontal xy,
com vetores unita´rios ıˆ e ˆ na direc¸a˜o dos eixos x e y positivos, respectivamente. A part´ıcula 1, de massa
m1 = 2,0 kg, inicialmente desloca-se com velocidade ~v1i = 3,0 ıˆ m/s ao longo do eixo x.
Ela enta˜o se choca com a part´ıcula 2, de massa m2 = 4,0 kg, que
estava inicialmente parada na origem do sistema de coordenadas
(vide figura). Apo´s o choque, m2 sai com velocidade
~v2f =
(
1
2
ıˆ +
1
2
ˆ
)
m/s.
(a) (1,5 ponto) Calcule, em termos dos vetores unita´rios ıˆ e ˆ, a
velocidade ~v1f de m1 apo´s o choque, explicitando a(s) grandeza(s)
conservada(s). Justifique sua resposta.
(b) (1,0 ponto) Calcule a variac¸a˜o da energia cine´tica que ocor-
reu devido ao choque.
(c) (0,5 ponto) Calcule, em termos dos vetores unita´rios ıˆ e ˆ,
o vetor-posic¸a˜o do centro de massa do sistema 5 segundos apo´s
o choque.