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www.cers.com.br 1 www.cers.com.br 2 MECÂNICA Impulso/Quantidade de Movimento Colisões Estática dos Corpos Rígidos Estática dos Fluidos www.cers.com.br 3 EXERCÍCIOS EXEMPLO 1 Alguns automóveis dispõem de um eficiente sistema de proteção para o motorista, que consiste de uma bolsa inflável de ar. Essa bolsa é automaticamente inflada, do centro do volante, quando o automóvel so- fre uma desaceleração súbita, de modo que a cabeça e o tórax do motorista, em vez de colidirem com o volante, colidem com ela. A figura a seguir mostra dois gráficos da variação temporal da intensidade da força que age sobre a cabeça de um boneco que foi colocado no lugar do motorista. Os dois gráficos fo- ram registrados em duas colisões de testes de segurança. A única diferença entre essas colisões é que, na colisão I, se usou a bolsa e, na colisão II, ela não foi usada. Da análise desses gráficos, indique a alternativa que melhor conclui a explicação para o sucesso da bolsa como equipamento de proteção: A) A bolsa diminui o intervalo de tempo da desaceleração da cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a intensi- dade da força média que atua sobre a cabeça. B) A bolsa aumenta o intervalo de tempo da desaceleração da cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a inten- sidade da força média que atua sobre a cabeça. C) A bolsa diminui o módulo do impulso total transferido para a cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a inten- sidade da força máxima que atua sobre a cabeça. D) A bolsa diminui a variação total do momento linear da cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a intensidade da força média que atua sobre a cabeça. E) A bolsa aumenta a variação total do momento linear da cabeça do motorista, diminuindo, portanto, a intensida- de da força média que atua sobre a cabeça. EXEMPLO 2 A figura a seguir mostra dois pequenos veículos, 1 e 2, de massas iguais a 1 ton, que estão prestes a colidir no ponto P, que é o ponto central do cruzamento de duas ruas perpendiculares entre si. Toda região em torno do cruzamento é plana e horizontal. Imediatamente antes da colisão, as velocidades dos veículos têm as direções representadas na figura, tendo o veículo 2 uma velocida- de que é 90 Km/h e a do veículo 1 é 60 km/h. Após a colisão, os veículos vão deslizar juntos pela pista molhada, praticamente sem atrito. Com base nessas informações, pode-se afirmar que o setor ao longo do qual os veículos vão deslizar juntos é o: A) Setor I. B) Setor II. C) Setor III. D) Setor IV. www.cers.com.br 4 MOMENTO DE UMA FORÇA – TORQUE QUANDO APLICAMOS UMA FORÇA EM UM CORPO PODEMOS: a) Deformá-lo; b) Deslocá-lo num movimento de translação; c) Provocar um movimento de rotação; d) Ocasionar a ocorrência de mais de um dos fenômenos acima. EXEMPLO 1 Milênios de evolução dotaram a espécie humana de uma estrutura dentária capaz de mastigar alimentos de forma eficiente. Os dentes da frente (incisivos) têm como função principal cortar, enquanto os de trás (molares) são especializados em triturar. Cada tipo de dente exerce sua função aplicando distintas pressões sobre os alimentos. Considere o desenho abaixo, que representa esquema- ticamente a estrutura maxilar. A força máxima exercida pelo mús- culo masseter em uma mordida é de 1800N. As forças máximas exercidas pelos dentes incisivos ao cortar os alimentos e pelos molares ao triturar os alimentos valem, respectivamente: A) 300N e 400N B) 200N e 500N C) 100N e 200N D) 400N e 300N E) 500N e 600N M = ± F.d www.cers.com.br 5 EXEMPLO 2 Voltando de um Baile Funk, um jovem e sua namorada são surpreendidos por um furo num dos pneus de seu carro. O jovem, que pesa 75 kgf, pisa a extremidade de uma chave de roda, inclinada em relação à horizontal, como mostra a figura 1, e exerce sobre a chave uma força igual a seu peso. A namorada do jovem, que pesa 51 kgf, encaixa a mesma chave, mas na horizontal, em outro parafuso, e pisa a extremi- dade da chave, exercendo sobre ela uma força igual a seu peso, como mostra a figura 2. Supondo que este segundo parafuso esteja tão apertado quanto o primeiro e levando em conta as distân- cias indicadas nas figuras, verifica-se que: A) a possibilidade de o jovem soltar o parafuso é maior que a da sua namorada, pois seu torque em relação ao parafuso é maior que o realizado por sua namorada. B) a possibilidade de o jovem soltar o parafuso é menor que a da sua namorada, pois seu torque em relação ao parafuso é menor que o realizado por sua namorada. C) a possibilidade de o jovem soltar o parafuso é igual ao da sua namorada, pois seu torque em relação ao para- fuso é o mesmo que o realizado por sua namorada. D) a possibilidade de o jovem soltar o parafuso é maior que a da sua namorada, pois seu torque em relação ao parafuso é menor que o realizado por sua namorada. E) a possibilidade de o jovem soltar o parafuso é menor que a da sua namorada, pois seu torque em relação ao parafuso é maior que o realizado por sua namorada. BINÁRIO M = ± F.d www.cers.com.br 6 EXEMPLO 3 Na figura abaixo temos representado as forças exercidas por um motorista em um volante de um caminhão, bem como as distân- cias de cada uma delas em relação ao eixo de rotação do mesmo. Considere que as forças representadas são paralelas entre si, e possuem módulo 20N. O módulo do momento do binário aplicado ao volante, em relação ao seu eixo de rotação é: A) 0. B) 5 N.m. C) 10 N.m. D) 20 N.m E) 40 N.m CENTRO DE MASSA/GRAVIDADE www.cers.com.br 7 EXEMPLO 4 Para os grandes centros urbanos, caminhões acidentados em suas vias representam custos diretos e indi- retos elevadíssimos à sociedade e ao meio ambiente, colaborando decisivamente para o caos no trânsito. Os eventos mais frequentes e mais graves são, sem dúvida, os tombamentos. Um dos principais motivos dos tombamentos está associado à acomodação inadequada de cargas nos veículos de transporte, como pode ser constatado na foto a seguir, acarretando um deslocamento irregular do centro de gravidade do caminhão. www.cers.com.br 8 A figura a seguir apresenta três representações de um mesmo caminhão realizando uma curva para a di- reita em uma pista inclinada, com três distribuições de carga, identificadas pelo centro de gravidade com um símbolo diferenciado. Nesse caso, considerando apenas a posição do centro de gravidade, seguramente o caminhão: A) tombará na situação I. B) tombará na situação II. C) tombará nas situações I e II. D) tombará nas três situações. E) não tombará em nenhuma das três situações. EQUILÍBRIO DO CORPO EXTENSO EXEMPLO 5 Um atleta de massa 50kg está se exercitando, conforme mostra a figura. Qual deve ser a força exercida pelo solo sobre suas mãos para que ele permaneça parado na posição mostrada na figura? (Use g=10m/s2) A) 500 N B) 400 N C) 300 N D) 200 N E) 100 N M = O; M M RES horário anti horário www.cers.com.br 9 ESTÁTICA DOS FLUIDOS CONCEITO DE PRESSÃO PRESSÃO HIDROSTÁTICA – TEOREMA DE STEVIN APLICAÇÕES DO TEOREMA DE STEVIN www.cers.com.br 10 PRESSÃO ATMOSFÉRICA www.cers.com.br 11 PRINCÍPIO DE PASCAL www.cers.com.br 12 TEOREMA DE ARQUIMEDES / EMPUXO EMPUXO www.cers.com.br 13 EXERCÍCIOS GERAIS 01. Ao projetar uma represa, um engenheiro precisou aprovar o perfil de uma barragem sugerido pelo pro- jetista da construtora. Admitindo que ele se baseou na lei de Stevin, da hidrostática,que a pressão de um líquido aumenta linearmente com a profundidade, assinale a opção que o engenheiro deve ter feito. 02. Durante uma obra em um clube, um grupo de trabalhadores teve de remover uma escultura de ferro maciço colocada no fundo de uma piscina vazia. Cinco trabalhadores amarraram cordas à escultura e ten- taram puxá-la para cima, sem sucesso. Se a piscina for preenchida com água, ficará mais fácil para os trabalhadores removerem a escultura, pois a: A) escultura flutuará. Dessa forma, os homens não precisarão fazer força para remover a escultura do fundo. B) escultura ficará com peso menor, dessa forma, a intensidade da força necessária para elevar a escultura será menor. C) água exercerá uma força na escultura proporcional a sua massa, e para cima. Esta força se somará á força que os trabalhadores fazem para anular a ação da força peso da escultura. D) água exercerá uma força na escultura para baixo, e esta passará a receber uma força ascendente do piso da piscina. Esta força ajudará a anular a ação da força peso na escultura. E) água exercerá uma força na escultura proporcional ao seu volume, e para cima. Esta força se somará à força que os trabalhadores fazem, podendo resultar em uma força ascendente maior que o peso da escultura. www.cers.com.br 14 03. O macaco hidráulico consta de dois êmbolos: um estreito, que comprime o óleo, e outro largo, que suspende a carga. Um sistema de válvulas permite que uma nova quantidade de óleo entre no mecanismo sem que haja retorno do óleo já comprimido. Para multiplicar a força empregada, uma alavanca é conecta- da ao corpo do macaco. Tendo perdido a alavanca do macaco, um caminhoneiro de massa 80 kg, usando seu peso para pressionar o êmbolo pequeno com o pé, considerando que o sistema de válvulas não interfira significativamente so- bre a pressurização do óleo, poderá suspender uma carga máxima, em kg, de: Dados: Área do êmbolo menor = 0,25 π cm2 Diâmetro do êmbolo maior = 9,0 π cm2 Aceleração da gravidade = 10 m/s2 A) 2 880. B) 2 960. C) 2 990. D) 3 320. E) 3 510. 04. Em uma colisão automobilística frontal, observou-se que o volante foi deformado provavelmente pelo impacto com o tórax do motorista, além de uma quebra circular no para-brisa evidenciar o local de impac- to da cabeça. O acidentado apresentou fratura craniana, deformidade transversal do esterno, contusão cardíaca e ruptura dos alvéolos pulmonares. A lesão pulmonar ocorreu pela reação instintiva de espanto do motorista ao puxar e segurar o fôlego, pois a compressão súbita do tórax produziu a ruptura dos alvéo- los, assim como se estoura um saco de papel inflado. Sobre essa lesão pulmonar, é correto afirmar: A) pelo Princípio de Pascal, o aumento da pressão sobre o ar contido nos alvéolos foi inversamente proporcional ao volume ocupado pelo fluido, cuja massa rompeu as paredes inferiores dos alvéolos. B) pelo Princípio de Pascal, o aumento da pressão anteroposterior sobre o ar contido nos alvéolos por ação de pressão externa foi transmitido a todos os pontos do fluido, inclusive à parede dos alvéolos. C) pelo Princípio de Arquimedes, o aumento da pressão sobre o ar contido nos alvéolos foi inversamente propor- cional ao volume ocupado pelo fluido, cuja massa rompeu as paredes inferiores dos alvéolos. D) pelo Princípio de Arquimedes, o aumento da pressão anteroposterior sobre o ar contido nos alvéolos por ação de pressão externa foi transmitido a todos os pontos do fluido, inclusive à parede dos alvéolos. 05. O sistema a seguir encontra-se em equilíbrio. Sabendo-se que a densidade do mercúrio é 13.600 kg/m3 e a densidade da água é 1000 kg/m3, qual é a altura h da coluna de água? Dado: pressão atmosférica local é Patm = 760 mmHg A) h = 0,5 m B) h = 10,3 m C) h = 6,8 m D) h = 17,14 m E) h = 27,2 m