AD2-2020-1-Fisica-2B-2BQ

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CEDERJ
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Instituto de Física
AD2 de Física 2B e 2BQ – 2020/1
Polo:
Nome:
ATENÇÃO: A Avaliação a Distância é um trabalho individual. Portanto, copiar dados, gráficos,
relatório ou solução de problema será considerado plágio.
Justifique todas as respostas.
1. (2,0 pts) Vamos realizar o experimento EP1b de determinação da aceleração da gravidade (com sua
incerteza) usando a variação do período com o comprimento do pêndulo simples. Porém, sem acesso
ao laboratório, vamos realizar o experimento numa simulação na página:
https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-lab/latest/pendulum-lab_pt_BR.html
No topo da página, à direita, faça a seleção do comprimento L = 0,200 m, arrastando a barra de seleção
do comprimento. Considere a incerteza do comprimento igual a 0,2 cm. Deixe os outros parâmetros
da simulação com suas escolhas automáticas (m = 1,0 kg, gravidade da terra, atrito zero). Coloque o
pêndulo em movimento, arrastando-o para o lado até a posição de 20◦ e soltando-o.
Use o cronômetro no canto inferior esquerdo da página para medir o tempo ∆t de 10 períodos do
pêndulo da seguinte maneira: inicie o cronômetro quando o pêndulo estiver na posição de deslocamento
máximo, conte 10 períodos completos e pare o cronômetro. Anote o valor na tabela abaixo. Para a
incerteza desta medida, use um valor típico da reação do ser humano, σ∆t = 0,4 s.
Repita o procedimento, mudando o comprimento do pêndulo para os valores indicados na tabela abaixo.
Para cada valor, reinicie o movimento do pêndulo e meça o tempo de 10 oscilações. Preencha a tabela
abaixo. Escreva no seu relatório como calculou os diferentes parâmetros e incertezas.
Faça o gráfico de T 2 como função de L, como descrito no livro-texto e use regressão linear no tratamento
de seus dados. Determine a aceleração da gravidade g e sua incerteza a partir do coeficiente angular
do gráfico (escreva como calculou g e a sua incerteza).
ATENÇÃO: Use somente o Módulo de Regressão Linear disponível na página da Aula 3 da
disciplina Física 2B(Q) para produzir o gráfico dos dados de EP1b e fazer ajuste com uma reta. Tire
uma impressão da tela do gráfico para incluir no seu relatório.
Não serão aceitos gráficos de EP1b feitos com outras ferramentas, tais como excel.
L (m) σL (m) ∆t (s) σ∆t (s) T (s) σT (s) T 2 (s2) σT 2 (s2)
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
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https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-lab/latest/pendulum-lab_pt_BR.html
2. (4,0 pts) Considerando o gráfico da figura que representa o movimento de um corpo de massam = 2,0 kg
ligado a uma mola horizontal, determine:
QUESTÃO 1:
Considerando o gráfico da figura que representa o movimento de um corpo de massa m = 2,0 kg em
uma mola horizontal, determine:
(a) a constante de fase do movimento;
(b) a equação do deslocamento em função do tempo;
(c) a constante da mola;
(d) a energia total;
(e) a velocidade máxima do movimento;
(f) a aceleração máxima;
(g) em que instante o corpo estará em equilíbrio e se movendo para a direita; 
(h) o instante em que o corpo estará no ponto C.
OBS: Considere um referencial com centro na posição onde a mola está em equilíbrio e sentido 
positivo para a direita.
Solução:
a) Através do gráfico pode-se ver que a amplitude do movimento é A = 10 cm = 0,1m e em 1,0 
segundos observa-se 5 períodos do movimento, portanto o período do movimento é dado por T = 
1,0/5 = 0,2 seg. Sendo assim, a frequência angular é dada por:
ω=2π
T
=
2 π
0,2
=10π rad/s
Temos então que x (t)=A cos(ω t+ϕ)
Tomando t = 0, −0,075=0,1cos (ω⋅0+ϕ) →cos(ϕ)=−0,75 → ϕ=arccos(−0,75)
Temos portanto duas possibilidades: 2,42 rad (138,6º) ou 2π−2,42≈6,28−2,42=3,86 rad 
( 221,4º), sendo esta a correta, já que o gráfico mostra que o movimento começa para um ângulo do 
terceiro quadrante.
(b) A equação do movimento será portanto x (t)=0,1 cos (10π t+3,86)
(a) (0,5 pt) A constante de fase do movimento.
(b) (0,5 pt) A equação do deslocamento em função do tempo.
(c) (0,5 pt) A constante elástica da mola.
(d) (0,5 pt) A energia total.
(e) (0,5 pt) A velocidade máxima do movimento.
(f) (0,5 pt) A aceleração máxima do movimento.
(g) (0,5 pt) Em que instante o corpo estará em equilíbrio e se movendo para a direita.
(h) (0,5 pt) O instante em que o corpo estará no ponto C.
OBS: Considere um referencial com centro na posição onde a mola está em equilíbrio e sentido positivo
para a direita.
3. (2,5 pts) Tem-se uma longa corda com uma de suas extremidades fixa. Movimenta-se a outra extre-
midade livre para baixo e para cima ao longo de um percurso de 1,20 cm através de um movimento
repetitivo e contínuo regularmente de 1800 vezes por minuto. Considere que a distância observada
entre duas cristas de onda adjacentes seja de 16,5 cm.
(a) (0,5 pt) Calcule a frequência da onda.
(b) (0,5 pt) Calcule a amplitude da onda.
(c) (0,5 pt) Calcule a velocidade da onda.
(d) (1,0 pt) Suponha que a onda se movimente à direita no eixo x e que, em t = 0, o elemento da
corda em x = 0 está em posição de equilíbrio y = 0 movendo-se para baixo. Encontre a equação
da onda descrita acima.
4. (1,5 pts) Um jovem professor de física de 90 kg realiza seu primeiro salto de paraquedas a partir de um
helicóptero que permanece estacionário. Desde o instante do salto até o momento em que ela aciona a
abertura do paraquedas, passam-se 15 s e durante todo esse tempo em que o jovem cai em queda livre,
ela emite um grito de desespero cuja frequência é de 230 Hz. Considerando a velocidade do som igual
a 340 m/s e o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, e desprezando a resistência do ar
até a abertura do paraquedas:
(a) (1,0 pt) Determine a frequência aparente do grito emitido no instante t = 15 s, quando percebida
pelo instrutor de salto situado no helicóptero.
(b) (0,5 pt) Determine a frequência do mesmo grito, quando percebida por alguém na terra situado
abaixo do professor em queda.
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