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Lista de exercícios (UA 05): Movimento Circular Uniforme. Profª. Dra. Maria Elenice dos Santos (QUESTÃO 01) O Movimento Circular Uniforme (MCU) ocorre quando sua trajetória é uma circunferência e o módulo de sua velocidade permanece constante no decorrer do tempo. Em nosso dia-dia é possível observar muitos objetos que desenvolvem MCU, tais como ventiladores, rodas de automóveis, liquidificadores, etc. Uma bola gira na ponta de uma corda e descreve uma circunferência horizontal de raio R com velocidade escalar constante v. Qual das modificações abaixo faria a aceleração centrípeta da bola se tornar duas vezes maior? a) Manter fixo o raio e dobrar o período. b) Manter fixo o raio e dividir o período por dois. c) Manter fixa a velocidade escalar e dobrar o raio. d) Manter fixa a velocidade escalar e dividir o raio por dois. e) Manter fixo o raio e dobrar a velocidade. Resposta: Letra D. Resolução: A equação da aceleração centrípeta é dada por: R v aCP 2 E a velocidade v pode ser dada por: Rv . E o período de um movimento circular segue a equação: T 2 Ao mantermos fixo o raio e dobramos o período, a aceleração centrípeta será dividida por 4. Ao mantermos fixo o raio e dividirmos o período por dois, a aceleração centrípeta quadruplica. Ao mantermos fixa a velocidade escalar e dobrarmos o raio, a aceleração centrípeta será dividida por 2. Ao mantermos fixa a velocidade escalar e dividirmos o raio por 2, a aceleração centrípeta será duplicada (alternativa correta). Ao mantermos fixo o raio e dobrarmos a velocidade, a aceleração centrípeta quadruplica. (QUESTÃO 02) Define-se o Período (T) como o tempo necessário para que um objeto em movimento circular complete um giro e a Frequência (f) como o número de voltas executadas em um intervalo de tempo. As unidades utilizadas para frequência são a rotação por minuto (rpm), que é usual, e, no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Hertz (Hz). https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/periodo-frequencia-no-movimento-circular-uniforme.htm https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/periodo-frequencia-no-movimento-circular-uniforme.htm Uma bola de aço gira na extremidade de uma corrente e descreve uma circunferência horizontal de raio R com um período constante T. Se o raio da circunferência diminui para 0,75 R e o período continua igual a T, o que acontece com a aceleração centrípeta da bola? a) Aumenta para 1,33 vezes o valor inicial. b) Aumenta para 1,78 vezes o valor inicial. c) Aumenta para 0,75 vezes o valor inicial. d) Diminui para 0,56 vezes o valor inicial. e) Continua a mesma. Resposta: Letra D. Resolução: A equação da aceleração centrípeta é dada por: )01( 2 R v aCP E a velocidade v pode ser dada por: )02(.Rv E o período de um movimento circular segue a equação: )03( 2 T Ao mantermos fixo o período, a velocidade angular ω manter-se-á fixa também, sem alterações. Assim, se substituirmos a equação (03) em (02) e, na sequência, (02) em (01), teremos R T aCP . 2 2 2 . Dessa forma, ao substituirmos o novo valor de raio, 0,75R, a aceleração centrípeta aumentará 0,75 vezes o valor inicial. (QUESTÃO 03) O movimento circular ocorre quando uma força de módulo constante é aplicada em uma direção perpendicular à velocidade de um móvel, de forma que o módulo dessa velocidade mantenha-se constante, alterando somente sua direção e seu sentido. A força aplicada nesse caso é denominada força centrípeta. Para que seja melhor entendido, o movimento circular é dividido em duas partes: a parte angular e a parte espacial. Enquanto o móvel desloca-se no espaço, o ângulo formado em relação ao seu eixo de rotação também varia. Por isso, ao tratarmos do movimento circular, falamos de conceitos como deslocamento angular e velocidade angular. O período de um objeto em movimento circular uniforme é: a) A velocidade do objeto. b) A aceleração centrípeta do objeto. c) O número de revoluções que o objeto faz por segundo. d) O tempo que o objeto leva para fazer uma revolução. e) O deslocamento do objeto. Resposta: Letra D. Resolução: Define-se período em um movimento periódico como o tempo necessário para completar um ciclo. No caso do Movimento Circular Uniforme, o período corresponde ao tempo necessário para variar o ângulo de 0 a 2π, ou seja, uma revolução. (QUESTÃO 04) Um movimento circular é aquele em que o objeto ou ponto material se desloca em uma trajetória circular. Neste tipo de movimento, existe uma força centrípeta que muda a direção do vetor velocidade e é aplicada para o centro do círculo. A força centrípeta também é responsável pela aceleração centrípeta, a qual é orientada para o centro da circunferência-trajetória. O movimento circular é dividido em duas classificações, de acordo com a ausência ou a presença de aceleração tangencial. No caso de um objeto em movimento circular uniforme, qual das afirmações abaixo é falsa? a) A velocidade é constante. b) O módulo da aceleração do objeto é constante. c) A aceleração é radial. d) O módulo da velocidade é constante. e) A direção da velocidade é tangente à trajetória. Resposta: Letra A. Resolução: Em um movimento circular uniforme (MCU), o módulo do vetor velocidade é constante, porém, a velocidade é um ente vetorial, com módulo, direção e sentido. Assim, a velocidade não será constante, uma vez que a direção e o sentido mudam constantemente, com a direção da velocidade sempre tangente à trajetória. No MCU, a aceleração é sempre radial e de módulo constante. (QUESTÃO 05) Uma moto em um globo da morte está sujeita a cair quando estiver em seu ponto mais alto, para que isso não ocorra é necessário ter uma velocidade mínima naquele ponto. Como o globo da morte é uma esfera oca onde o motociclista fica em sua parte interna, a força normal de reação ao contato da moto com a esfera (FN) vai estar sempre apontando para o centro da mesma e a força peso (P) do conjunto moto/piloto é sempre apontada para baixo. Como o movimento da moto é circular, o vetor velocidade está sempre mudando de direção, desse modo podemos concluir que esse corpo possui uma aceleração apontando para o centro da esfera, conhecida como aceleração centrípeta (acp). Uma motocicleta corre com velocidade escalar constante em uma pista circular. Qual das afirmações abaixo a respeito da motocicleta é verdadeira? a) O vetor velocidade aponta na direção do raio da trajetória. b) A velocidade é constante. c) A aceleração é constante. d) A velocidade varia continuamente. e) O vetor aceleração é tangente à trajetória. Resposta: Letra D. Resolução: Neste caso, trata-se de um Movimento Circular Uniforme (MCU). O vetor velocidade tem direção tangente à trajetória e muda constantemente, uma vez que direção e sentido variam. A aceleração, também um ente vetorial, tem sua direção e sentido variando e sua direção é radial, com sentido apontando para o centro da circunferência.
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