Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 01 - (UFJF MG/1998) Um corpo de massa 900 kg está se movendo na direção vertical, puxado por uma corda inextensível. Quando o corpo tem aceleração para cima de 2 m/s2 , a tensão na corda é a metade daquela que ela suporta sem se romper. A aceleração que fará a corda se romper é: a) 1 m/s2 b) 2 m/s2 c) 10 m/s2 d) 14 m/s2 e) 4 m/s2. 02 - (MACK SP/2002) Um corpo de 4 kg desloca-se com movimento retilíneo uniformemente acelerado, apoiado sobre uma superfície horizontal e lisa, devido à ação da força F . A reação da superfície de apoio sobre o corpo tem intensidade 28 N. A aceleração escalar desse corpo vale: Dados: cos = 0,8, sen = 2 a) 2,3 m/s2 b) 4,0 m/s2 c) 6,2 m/s2 d) 7,0 m/s2 e) 8,7 m/s2 03 - (MACK SP/2000) Em uma experiência de Física, abandonam-se do alto de uma torre duas esferas A e B, de mesmo raio e massas mA = 2mB. Durante a queda, além da atração gravitacional da Terra, as esferas ficam sujeitas à ação da força de resistência do ar, cujo módulo é F 2, onde v é a velocidade de cada uma delas e k, uma constante de igual valor para ambas. Após certo tempo, as esferas adquirem velocidades constantes, respectivamente iguais a vA e vB , cuja relação BV é: a) 2 b) 3 c) 2 d) 1 e) 2 2 04 - (UNIFICADO RJ/1994) Uma pedra é solta no interior de um líquido. A velocidade com que ela desce verticalmente varia, em função do tempo, segundo o gráfico abaixo. 1,4 0,70 v(m/s) t(s) De acordo com as informações fornecidas pelo gráfico, podemos afirmar que: a) a força de resistência que líquido exerce sobre a pedra aumenta com a velocidade. b) a força de resistência que o líquido exerce sobre a pedra diminui com a velocidade. c) a pedra adquire aceleração constante e não-nula a partir de t = 0,7s. d) no instante t = 0,7s, a aceleração da pedra vale 2,0 m/s2. e) até atingir uma velocidade constante, a pedra se deslocou de 0,98m. 05 - (UNIRIO RJ/2000) Um corpo de 1,0kg está sendo baixado utilizando-se o sistema mecânico representado na figura abaixo. A polia ideal P, de dimensões desprezíveis, encontra-se ligada a um ponto fixo por meio da corda C, também ideal, e que faz um ângulo  de 135° com a horizontal. A roldana R, com diâmetro de 50cm, executa 60 rotações por minuto e nela está enrolado um fio muito fino, com massa desprezível e inextensível. Horizontal Horizontal C A p R 1,0kg /////////////// // // // // / ///////////////////////// Desprezando-se os atritos, e considerando-se g = 10m/s2, pode-se afirmar que o valor da tensão na corda C e a distância percorrida pelo corpo em 1,5s são, aproximadamente: a) 10N e 2,4m b) 10N e 3,1m c) 14N e 1,6m d) 14N e 2,4m e) 50N e 1,6m 06 - (FUVEST SP/1996) Dois vagões de massas M1 e M2 estão interligados por uma mola de massa desprezível e o conjunto é puxado ao longo de trilhos retilíneos e horizontais por uma força que tem a direção dos trilhos. Tanto o módulo da força quanto o comprimento da mola podem variar com o tempo. Num determinado instante os módulos da força e da aceleração do vagão de massa M1 valem, respectivamente F e a1, tendo ambas o mesmo sentido. O módulo da aceleração do vagão de massa M2 nesse mesmo instante, vale F a1 M1 M2 a) 2 11 M )aMF( b) )MM( F 21 c) 2M F d) 1M F a 2 e) 1M F a 2 07 - (FUVEST SP/1997) Uma pirâmide reta, de altura H e base quadrada de lado L, com massa m uniformemente distribuída, está apoiada sobre um plano horizontal. Uma força F com direção paralela ao lado AB é aplicada no vértice V. Dois pequenos obstáculos O, fixos no plano, impedem que a pirâmide se desloque horizontalmente. A força F capaz de fazer tombar a pirâmide deve ser tal que Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br H A B O O F V g .. a) 22 2 L H mgH |F| b) | F | > mg c) 2 L mgH |F| d) H mg 2 L |F| e) 22 2 L 2 L H mg |F| 08 - (UNIUBE MG/1998) Considerando o sistema mecânico representado na figura onde os atritos e as massas do fio e das polias são desprezíveis e que nele F = 500N, m1 = 15kg, m2 = 10kg e a aceleração da gravidade local vale 10m/s2, a fração no fio e a aceleração do sistema valem, respectivamente, m 1 F m 2 a) 400N e 20m/s2. b) 360N e 15m/s2. c) 300N e 20m/s2. d) 260N e 16m/s2. e) 130N e 16m/s2. 09 - (UFOP MG/1998) O sistema de roldanas da figura abaixo está sendo usado para elevar, em equilíbrio, um objeto de peso P. F P Então, o módulo da força F vale: a) cos PF b) 3 PF c) cos3 PF d) 32 PF e) cos2 P 3 F 10 - (UFPE/2002) Um pequeno bloco de 0,50 kg desliza sobre um plano horizontal sem atrito, sendo puxado por uma força constante F = 10,0 N aplicada a um fio inextensível que passa por uma roldana, conforme a figura abaixo. Qual a aceleração do bloco, em m/s2, na direção paralela ao plano, no instante em que ele perde o contato com o plano? Despreze as massas do fio e da roldana, bem como o atrito no eixo da roldana. F a) 12,4 b) 14,5 c) 15,2 d) 17,3 e) 18,1 11 - (UEPB/2003) Um garoto, brincando na garagem de sua casa, encontrou uma corda pendurada por uma polia presa por um suporte ao teto. Ele prendeu o pé numa das extremidades da corda e começou a puxar a outra extremidade, conforme mostra a figura. Para a surpresa do garoto, ele acabara de encontrar um modo fácil de subir. Considerando-se que o garoto possui massa de 45kg, aceleração da gravidade de 10m/s2, que a subida ocorre com velocidade constante e desprezando-se a massa da corda, como também, a massa e o atrito da polia, é correto afirmar que a força de reação, em Newtons, no suporte da polia, durante a subida do garoto, vale: a) 150 b) 900 c) 225 d) 450 e) 600 12 - (UFRN/2000) O Sr. Nilson dirige distraidamente, a uma velocidade de 60 km/h, pela BR-101, em linha reta (direção do eixo x), quando percebe que há, a 55 m, um redutor eletrônico de velocidade (“lombada eletrônica”), indicando a velocidade máxima permitida: 50 km/h. No mesmo instante, para obedecer à sinalização e evitar multa, aciona os freios do automóvel, ultrapassando a lombada com a velocidade máxima permitida. A massa total (carro + motorista) é mT = 1296 kg. Lembrando a equação de Torricelli, para as componentes da velocidade e da aceleração ao longo do eixo x, v2 = vo 2 + 2ax e a Segunda Lei de Newton, F = m a, pode-se concluir que os módulos da aceleração e da força de atrito, supondo ambas constantes naqueles 55 m, são, respectivamente: a) 5000 km/h 2 e 3600 N b) 10000 km/h2 e 5000 N c) 5000 km/h2 e 5500 N d) 10000 km/h2 e 1000 N Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 13 - (ITA SP/2008) Um aro de l kg de massa encontra-se preso a uma mola de massa desprezível, constante elástica m/N10k e comprimento inicial L0 =1m quando não distendida, afixada no ponto O. A figura mostra o aro numa posição P em uma barra horizontal fixa ao longo da qual o aro pode deslizar sem atrito. Soltando o aro do ponto P, qual deve ser sua velocidade, em m/s, ao alcançar o ponto T, a 2 m de distância? a) 0,30 b) 0,40 c) 4,23 d) 5,69 e) 2,8 14 - (UFTM/2010) A Dinâmica é muitas vezes prejudicada por um tratamento puramente matemático de seus problemas. Exemplo disso é a vasta coleção de problemas que tratam de “bloquinhos” ou “corpos” que, sob a ação de forças, movimentam-se em superfícies ideais, etc. Desejando reverter essa visão da Dinâmica, um professor aplica para seus alunos o exercício:Dois blocos A e B, de massas respectivamente iguais a 2 kg e 3 kg, encontram-se atados por um fio ideal e inextensível, apoiados sobre um piso plano e horizontal. Sobre o corpo B, uma força F de intensidade 20 N faz o conjunto se movimentar, a partir do repouso. Para surpresa dos alunos, ao invés das esperadas perguntas “qual a aceleração do conjunto?” e “qual a tração no fio?”, o professor elabora afirmações para que seus alunos julguem corretamente se certas ou erradas. I. Em cada bloco, a força peso e força normal da superfície se anulam, visto que são, pela terceira lei de Newton, ação e reação, tendo a mesma intensidade, direção e sentidos opostos. II. Para esse problema, a Lei da Inércia não se aplica na direção horizontal, uma vez que o sistema de blocos assume um movimento acelerado. III. Da esquerda para a direita, as forças resultantes sobre os bloquinhos crescem, em termos de sua intensidade. É correto o contido em apenas a) I. b) II. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 15 - (ITA SP/2011) Sobre uma mesa sem atrito, uma bola de massa M é presa por duas molas alinhadas, de constante de mola k e comprimento natural 0, fixadas nas extremidades da mesa. Então, a bola é deslocada a uma distância x na direção perpendicular à linha inicial das molas, como mostra a figura, sendo solta a seguir. Obtenha a aceleração da bola, usando a aproximação (1 + a) = 1 + a. a) a = –kx/M b) a = –kx2/2M0 c) a = –kx2/M0 d) a = –kx3/2M20 e) a = –kx3/M20 16 - (ITA SP/2011) Um corpo de massa M, inicialmente em repouso, é erguido por uma corda de massa desprezível até uma altura H, onde fica novamente em repouso. Considere que a maior tração que a corda pode suportar tenha módulo igual a nMg, em que n > 1. Qual deve ser o menor tempo possível para ser feito o erguimento desse corpo? a) g)1n( H2 b) g)1n( nH2 c) g)1n(2 nH 2 d) g)2n( nH4 e) g)1n( nH4 17 - (ITA SP/2012) Um elevador sobe verticalmente com aceleração constante e igual a a. No seu teto está preso um conjunto de dois sistemas massa- mola acoplados em série, conforme a figura. O primeiro tem massa m1 e constante de mola k1, e o segundo, massa m2 e constante de mola k2. Ambas as molas têm o mesmo comprimento natural (sem deformação) ℓ. Na condição de equilíbrio estático relativo ao elevador, a deformação da mola de constante k1 é y, e a da outra, x. Pode-se então afirmar que (y – x) é: a) [(k2 - k1)m2 + k2m1](g - a)/ k1k2. b) [(k2 + k1)m2 + k2m1](g - a)/ k1k2. c) [(k2 - k1)m2 + k2m1](g + a)/ k1k2. d) [(k2 + k1)m2 + k2m1](g + a)/ k1k2 - 2ℓ. e) [(k2 - k1)m2 + k2m1](g + a)/ k1k2 + 2ℓ. Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 18 - (FM Petrópolis RJ/2013) Uma partícula, de massa m = 1,0 g, sofre a ação de apenas quatro forças externas. Essas forças podem ser expressas vetorialmente nas coordenadas cartesianas (x; y; z). As quatro forças são: F1 = (2,0; 3,0 ; 6,0) F2 = (–5,0 ; 0,0 ; 3,0) F3 = (2,0 ; 5,0 ; –12,0) F4 = (–2,0 ; –4,0 ; 3,0) onde as componentes são dadas em N. O módulo da aceleração, em m/s2, que essa partícula sofre devido à ação dessas forças é a) 5,0 b) 7,0 c) 2,0103 d) 7,0103 e) 5,0103 19 - (UEM PR/1998) O goleiro de um time de futebol bate um tiro de meta e a bola percorre a trajetória esquematizada abaixo. Despreze a resistência do ar e assinale o que for correto (o ponto B corresponde ao instante em que a bola atinge o solo). 01. No ponto A, a resultante das forças que atua sobre a bola é para a direita e para cima. 02. No ponto B, a resultante das forças que atua sobre a bola é nula. 04. No ponto A, a velocidade resultante da bola é para a direita e para cima. 08. No ponto B, a velocidade resultante da bola é nula. 16. No ponto A, a energia total da bola é maior que no ponto B. 20 - (UNIRIO RJ/1995) Um carro é freado, e suas rodas, travadas ao descer uma rampa. Num dia seco, o carro pára antes do final da descida. Num dia chuvoso, isto ocorrerá se: a) Fat < Psen , em qualquer circunstância. b) Fat < P sen , dependendo do local onde se inicia a freada e da velocidade naquele instante. c) Fat = Psen , em qualquer circunstância. d) Fat = P sen , dependendo do local onde se inicia a freada e da velocidade naquele instante. e) Fat > P sen , dependendo do local onde se inicia a freada e da velocidade naquele instante. 21 - (ITA SP/2004) A figura representa o percurso de um ciclista, num plano horizontal, composto de dois trechos retilíneos (AB e EF), cada um com 6,0 m de comprimento, e de um trecho sinuoso intermediário formado por arcos de circunferências de mesmo diâmetro, igual a 4,0 m, cujos centros se encontram numerados de 1 a 7. Considere pontual o sistema ciclista–bicicleta e que o percurso é completado no menor tempo, com velocidade escalar constante. 1 2 3 4 5 6 7 A B E F Se o coeficiente de atrito estático com o solo é 0,80, assinale a opção correta que indica, respectivamente, a velocidade do ciclista, o tempo despendido no percurso e a freqüência de zigue- zague no trecho BE. a) 6,0 m/s 6,0 s 0,17s-1 b) 4,0 m/s 12s 0,32s-1 c) 9,4 m/s 3,0s 0,22s-1 d) 6,0 m/s 3,1s 0,17s-1 e) 4,0 m/s 12s 6,0 s-1 22 - (FMTM MG/2003) Após uma curva em um toboágua, um jovem de massa 80 kg tem seu corpo inclinado, devido à inércia, conforme mostra a figura. A partir deste momento, já próxima do fim do escorregador, a tubulação fica totalmente apoiada no chão, formando um pequeno trecho retilíneo. Considerando que o atrito é anulado pela água que escorre dentro do tubo e que o ar não interfere no movimento, a força resultante que age sobre o rapaz no trecho retilíneo é, em N, Dados: aceleração da gravidade g = 10 m/s2 sen 30º = 0,50 cos 30º = 0,87 a) 160. b) 200. c) 320. d) 400. e) 460. 23 - (FUVEST SP) Um restaurante é montado numa plataforma que gira com velocidade angular constante w = /1800 radianos/segundo. Um freguês, de massa M = 50kg, senta-se no balcão localizando-se a 20 metros do eixo de rotação, toma sua refeição e sai no mesmo ponto de entrada. a) Qual o tempo mínimo de permanência do freguês na plataforma? b) Qual a intensidade da força centrípeta sobre o freguês enquanto toma a sua refeição? 24 - (UEPA/1998) Um satélite artificial movimenta-se em torno de um planeta descrevendo uma órbita circular exatamente acima da superfície deste (satélite rasante). Então, se R é o raio do planeta e g a ação gravitacional sobre o satélite, a sua velocidade linear tem módulo igual a: a) (R g)1/2 b) (R / g)1/2 c) (g / R)1/2 d) g / R1/2 e) R / g1/2 Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 25 - (UNICAMP SP) O Japão é um país diametralmente oposto ao Brasil, no globo terrestre. Quer-se enviar correspondência do Japão ao Brasil por um satélite em órbita rasante sobre a Terra. Adote o raio da Terra R = 6,0.106m, g = 10m/s2, = 3,1 e despreze a resistência do ar. Considere que o satélite tem velocidade de módulo constante e que é razoável desprezar o movimento de rotação da Terra para este fim. a) Qual o módulo da aceleração do satélite e o módulo de sua velocidade? b) Quanto tempo, em minutos, leva a correspondência para chegar ao Brasil? 26 - (FUVEST SP) Um carro que percorre uma estrada plana entra numa curva circular de raio R com velocidade v e derrapa. Sendo e e k respectivamente os coeficientes de atrito estático e cinético entre os pneus do caro e o asfalto da estrada, pode-se afirmar que: a) e > gR v2 b) k > gR v2 c) e < k d) e < gR v2 e) e = k 27 - (UFG GO/1992) Um blocode massa m, preso a uma mola de constante elástica k, descreve um movimento circular uniforme numa mesa horizontal lisa (sem atrito), conforme a figura abaixo. A mola, quando não deformada, tem comprimento . Quando o bloco gira com velocidade angular w, o raio da trajetória é R, Nestas condições, pede-se: a) o esquema das forças que atuam, no bloco b) o valor da constante elástica k da mola, considerando, que: = 0,6 m; R = 0,8 m; m = 2 kg e = 5rad/s. 28 - (FUVEST SP/2004) Um brinquedo consiste em duas pequenas bolas A e B, de mesma massa M, e um fio flexível: a bola B está presa na extremidade do fio e a bola A possui um orifício pelo qual o fio passa livremente. Para o jogo, um operador (com treino!) deve segurar o fio e girá-lo, de tal forma que as bolas descrevam trajetórias circulares, com o mesmo período T e raios diferentes. Nessa situação, como indicado na figura 1, as bolas permanecem em lados opostos em relação ao eixo vertical fixo que passa pelo ponto O. A figura 2 representa o plano que contém as bolas e que gira em torno do eixo vertical, indicando os raios e os ângulos que o fio faz com a horizontal. Assim, determine: a) O módulo da força de tensão F, que permanece constante ao longo de todo o fio, em função de M e g. b) A razão K = sen /sen , entre os senos dos ângulos que o fio faz com a horizontal. c) O número N de voltas por segundo que o conjunto realiza quando o raio R1 da trajetória descrita pela bolinha B for igual a 0,10 m. NOTE E ADOTE: Não há atrito entre as bolas e o fio. Considere sen = 0,4 e cos = 0,9; =3 29 - (UFRJ/2004) Uma bolinha de gude de dimensões desprezíveis é abandonada, a partir do repouso, na borda de um hemisfério oco e passa a deslizar, sem atrito, em seu interior. Calcule o ângulo entre o vetor-posição da bolinha em relação ao centro C e a vertical para o qual a força resultante f sobre a bolinha é horizontal. 30 - (UNESP/2007) Um motorista, percorrendo uma estrada horizontal com velocidade km/h 100v , pisa no acelerador do automóvel ao iniciar a subida de um morro, para conseguir chegar ao topo da elevação com essa mesma velocidade escalar. O trecho elevado da estrada possui um raio de curvatura m70R . Considere 2m/s 10g . Desenhe o diagrama das forças que atuam no automóvel no topo da elevação e determine se no ponto mais alto ele “decolará”, descolando momentaneamente da estrada. 31 - (ITA SP/2008) Um cilindro de diâmetro D e altura h repousa sobre um disco que gira num plano horizontal, com velocidade angular . Considere o coeficiente de atrito entre o disco e o cilindro > D/h, L a distância entre o eixo do disco e o eixo do cilindro, e g a aceleração da gravidade. O cilindro pode escapar do movimento circular de duas maneiras: por tombamento ou por deslizamento. Mostrar o que ocorrerá primeiro, em função das variáveis. Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 32 - (IME RJ/2008) Um vagão de trem desloca-se horizontalmente com aceleração a, sendo g a aceleração da gravidade no local. Em seu interior, preso no teto, encontra-se um fio ideal de comprimento L, que sustenta uma massa m puntiforme. Em um determinado instante, o vagão passa a se deslocar com velocidade constante, mantendo a direção e o sentido anteriores. Nesse momento, a aceleração angular da massa m em relação ao ponto do vagão em que o fio foi preso é a) g a arctg sen L g b) g a arctg cos L g c) g a arctg cos g L d) L a e) 0 33 - (UNIOESTE PR/2008) Um carrinho de brinquedo é solto a partir do repouso para percorrer uma pista sinuosa como mostra a figura abaixo. Depois de descer a rampa de altura h, o carrinho encontra uma lombada, cuja elevação acompanha a forma de um semicírculo de raio r. Supondo que não exista nenhum atrito agindo no brinquedo, qual o valor máximo da razão h/r, para que o carrinho permaneça em contato com a pista na parte superior da lombada? a) 1/2. b) 3/2. c) 4/3. d) 5/3. e) 5/2. 34 - (UFU MG/2008) Um pêndulo simples, constituído de um fio de massa desprezível e de comprimento L, tem uma de suas extremidades presa a um eixo no ponto O e na outra extremidade existe uma partícula de massa M. Abandona-se esse pêndulo na posição horizontal, no ponto A, a partir do repouso, conforme figura abaixo. Esse pêndulo realiza um movimento no plano vertical, sob ação da aceleração gravitacional g. Com base nessas informações, determine: a) A velocidade da partícula no exato instante em que ela passa no ponto mais baixo de sua trajetória (ponto B). b) A intensidade, a direção e o sentido da tensão com que o fio atua sobre a partícula, nesse ponto B. c) A velocidade da partícula (em função de no exato instante em que a força de tensão sobre a partícula é Mg 2 3 , ponto C. 35 - (UEM PR/2009) Uma pista de corrida circular possui um raio de 250m. Considere 2m/s 10g e assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. Se a pista possuir um ângulo de inclinação com a horizontal de 45o, a velocidade máxima que um piloto pode imprimir a uma moto de corridas de massa 200 kg, para que a mesma se mantenha na trajetória circular sem se importar com o atrito entre os pneus da moto e a pista é 50 m/s. 02. Se a pista possuir um ângulo de inclinação com a horizontal de 45o, a força centrípeta experimentada por uma moto de corridas de 200 kg, quando essa corre na pista a uma velocidade de 50 m/s, é 3000 N, sem depender da força de atrito. 04. Se a pista não for inclinada e o coeficiente de atrito estático entre os pneus da moto e a pista for 0,36, a máxima velocidade com que a moto de massa 200 kg poderá circular nessa pista será 30 m/s. 08. Se a pista não for inclinada, a força centrípeta experimentada por uma moto de 200 kg, que corre nessa pista com uma velocidade de 20 m/s, é 380 N. 16. Se a pista possuir um ângulo de inclinação com a horizontal, a velocidade máxima com a qual uma moto pode circular dependerá do raio da pista. 36 - (UFMS/2009) Algumas aves de rapina, como o gavião, planam calmamente a certas altitudes e, quando observam sua presa no solo, mergulham em vôo com as asas esticadas para trás. O fato de o gavião esticar as asas para trás diminui a força de arrasto aplicada pelo ar no gavião, permitindo-lhe alcançar maiores velocidades. Um biólogo, na tentativa de determinar a velocidade média que o gavião desenvolve para agarrar sua presa, analisa a trajetória descrita pelo gavião, observada em um plano perpendicular à linha de visada do biólogo, e que está representada na figura a seguir. Inicialmente o gavião está a 50m de altura do solo, no ponto A, e a partir desse ponto, o gavião mergulha em vôo retilíneo, formando um ângulo de 60o com a horizontal, e vai acelerado até o ponto B; e entre os pontos B e C, o vetor velocidade do gavião permanece constante e, quando está no ponto C, a 5m de altura do solo, o gavião muda apenas a direção da velocidade para agarrar a presa que está no ponto D. Desde o início do mergulho, no ponto A, até o ponto C, em que a trajetória é retilínea, o biólogo registra um intervalo de tempo igual a 3,0 s. Considere um referencial fixo, no solo, e o ar em repouso, e assinale a(s) proposição(ões) correta(s). Dados: 0,8760º sen 01. A velocidade média do gavião, entre os pontos A e C, é maior que 60 km/h. 02. Entre os pontos B e C, o sentido da força resultante no gavião é de B para C. 04. Entre os pontos B e C, a força de arrasto que o ar aplica no gavião está na direção vertical. 08. Entre os pontos C e D, como o gavião faz uma trajetória curva e com velocidade constante, a força resultante no gavião é nula. 16. Entre os pontos A e B, como a trajetória é retilínea, e a velocidade está aumentando, a força resultante nogavião, nesse trecho, está na direção da trajetória e possui sentido de A para B. 37 - (UFPR/2009) Suponha uma máquina de lavar e centrifugar roupa com cuba interna cilíndrica que gira em torno de um eixo vertical. Um observador externo à máquina, cujo referencial está fixo ao solo, acompanha o processo pelo visor da tampa e vê a roupa “grudada” em um ponto da cuba interna, que gira com velocidade angular constante. Se estivesse no interior da máquina, situado sobre a peça de roupa sendo centrifugada, o observador veria essa peça em repouso. De acordo com a mecânica, para aplicar a segunda Lei de Newton ao movimento da roupa no processo de centrifugação, cada observador deve inicialmente identificar o conjunto de forças que Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br atua sobre ela. Com base no texto acima e nos conceitos da Física, considere as seguintes afirmativas: 1. O observador externo à máquina deverá considerar a força peso da roupa, apontada verticalmente para baixo, a força de atrito entre a roupa e a cuba, apontada verticalmente para cima, e a força normal exercida pela cuba sobre a roupa, apontada para o eixo da cuba, denominada de força centrípeta. 2. Um observador que estivesse situado sobre a peça de roupa sendo centrifugada deveria considerar a força peso da roupa, apontada verticalmente para baixo, a força de atrito entre a roupa e a cuba, apontada verticalmente para cima, a força normal exercida pela cuba sobre a roupa, apontada para o eixo da cuba, e também uma outra força exercida pela roupa sobre a cuba, apontada para fora desta, denominada de força centrífuga, necessária para explicar o repouso da roupa. 3. O referencial fixo ao solo, utilizado pelo observador externo à máquina, é chamado de não-inercial, e o referencial utilizado pelo observador postado sobre a roupa sendo centrifugada é denominado de inercial. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. d) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. 38 - (FUVEST SP/2009) Um acrobata, de massa MA = 60 kg, quer realizar uma apresentação em que, segurando uma corda suspensa em um ponto Q fixo, pretende descrever um círculo de raio R = 4,9 m, de tal forma que a corda mantenha um ângulo de 45º com a vertical. Visando garantir sua total segurança, há uma recomendação pela qual essa corda deva ser capaz de suportar uma tensão de, no mínimo, três vezes o valor da tensão a que é submetida durante a apresentação. Para testar a corda, com ela parada e na vertical, é pendurado em sua extremidade um bloco de massa M0, calculada de tal forma que a tensão na corda atenda às condições mínimas estabelecidas pela recomendação de segurança. Nessa situação: a) Represente, no esquema da folha de respostas, a direção e o sentido das forças que agem sobre o acrobata, durante sua apresentação, identificando-as, por meio de um desenho em escala. b) Estime o tempo tA, em segundos, que o acrobata leva para dar uma volta completa em sua órbita circular. c) Estime o valor da massa M0, em kg, que deve ser utilizada para realizar o teste de segurança. NOTE E ADOTE: Força centrípeta R/mvFc 2 Adote 3 39 - (UNIOESTE PR/2010) Uma criança pendura-se na extremidade livre de uma corda que tem a outra extremidade presa ao teto de uma sala de ginástica. Ela, então, impulsiona-se e faz uma trajetória circular cujo diâmetro é 0,8 m. Se a velocidade tangencial da criança, cuja massa é 40 kg, for 2,0 m/s, qual será o ângulo que a corda faz com uma linha vertical perpendicular ao solo? Considere a criança como uma partícula, a massa da corda desprezível e a aceleração gravitacional igual 10 m/s2. a) 30º. b) 35º. c) 45º. d) 20º. e) 60º. 40 - (UPE/2010) A figura abaixo representa um trecho de uma montanha russa na qual os carrinhos foram projetados para que cada ocupante não experimente uma força normal contra seu assento com intensidade maior do que 3,5 vezes seu próprio peso. Considerando que os carrinhos tenham velocidade de 5 m / s no início da descida e que os atritos sejam desprezíveis, o menor raio de curvatura R que o trilho deve ter no seu ponto mais baixo vale em m a) 25 b) 5 c) 3,5 d) 40 e) 10 41 - (UNIFICADO RJ/2011) Uma esfera de massa igual a 3 kg está amarrada a um fio inextensível e de massa desprezível. A esfera gira com velocidade constante em módulo igual a 15 64 m/s, formando um cone circular imaginário, conforme a figura abaixo. O fio permanece esticado durante todo o movimento, fazendo um mesmo ângulo com a vertical, cuja tangente é 8/15. A componente horizontal da tração no fio vale 16 N e é a força Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br centrípeta responsável pelo giro da esfera. O volume do cone imaginário, em cm3, é a) 280 b) 320 c) 600 d) 960 e) 1800 42 - (IME RJ/2012) Um objeto de massa m e carga +q faz um movimento circular uniforme, com velocidade escalar tangencial v, preso a um trilho sem atrito de raio r. Sabendo que o objeto está sujeito a um campo magnético de módulo B, paralelo ao plano do trilho conforme mostra a figura, o módulo da força normal contra o trilho, em função de , é a) qvBsen + mv2/r b) |qvBsen – mv2/r| c) |qvBcos – mv2/r| d) )r/vmsenBq(v 222222 e) )r/vmcosBq(v 222222 43 - (ITA SP/2002) Uma rampa rolante pesa 120N e se encontra inicialmente em repouso, como mostra a figura. /////////////////////////////////////////////////////////////////////// 2 b a 1 c G. Um bloco que pesa 80N, também em repouso, é abandonado no ponto 1, deslizando a seguir sobre a rampa. O centro de massa G da rampa tem coordenadas: xG = 2b/3 e yG = c/3. São dados ainda: a = 15,0m e sen = 0,6. Desprezando os possíveis atritos e as dimensões do bloco, pode-se afirmar que a distância percorrida pela rampa no solo, até o instante em que o bloco atinge o ponto 2, é: a) 16,0m b) 30,0m c) 4,8m d) 24,0m e) 9,6m 44 - (UFV MG/2001) Um bloco de massa m encontra-se disposto sobre a parte inclinada de uma rampa, como ilustrado na figura abaixo. O conjunto move- se para a direita aumentando a velocidade a uma aceleração horizontal a constante. Denominando como g o módulo da aceleração gravitacional local, e desprezando-se qualquer tipo de atrito, pode-se afirmar que o módulo da aceleração do conjunto, de modo a não haver movimento relativo entre o bloco e a rampa, deve ser: a) g.sen().cos() b) g.cos2() c) g.sen() d) g.tg() e) g.cotg() 45 - (UFMS/2001) Um bloco de peso W, em um local onde a aceleração da gravidade é g, desliza sem atrito sobre um plano fixo, inclinado de um ângulo θ, conforme figura abaixo. É correto afirmar que : 01. a aceleração do bloco sobre o plano é g.senθ. 02. a intensidade da força exercida pelo bloco sobre o plano é W.cosθ. 04. a intensidade da força resultante sobre o bloco é W.senθ. 08. a intensidade da força exercida pelo bloco sobre o plano é W. senθ. 16. a energia mecânica do bloco vai aumentando enquanto o bloco desce. 46 - (MACK SP/2002) No sistema a seguir, o atrito é desprezível, o fio e a polia são ideais e a mola M, de massa desprezível, tem constante elástica 200 N/m. Quando o corpo B é seguro, a fim de se manter o conjunto em equilíbrio, a mola está deformada de ..... e, depois do corpo B ter sido abandonado, a deformação da mola será de..... . As medidas que preenchem correta e respectivamente as lacunas, na ordem de leitura, são: a) 2,5 cm e 3,0 cm. b) 5,0 cm e 5,0 cm. c) 5,0 cm e 6,0 cm. d) 10,0 cm e 10,0 cm. e) 10,0 cm e 12,0 cm.47 - (MACK SP/2002) Um veículo necessita deslocar-se num trecho circunferencial de um autódromo, com velocidade escalar constante de 180 km/h. O raio de curvatura da trajetória é 820 m. Para que esse movimento seja possível, independentemente do atrito entre os pneus e a pista, a estrada deverá apresentar uma sobrelevação, em relação à horizontal, correspondente a um ângulo aproximadamente igual a: 364,0306,0231,0123,0035,0tan 940,0956,0974,0992,0999,0cos 342,0292,0225,0122,0035,0sen 20171372 ooooo a) 2o b) 7o c) 13o d) 17o e) 20o Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 48 - (FATEC SP/2000) Um corpo escorrega por um plano inclinado de 30o com a horizontal, sendo desprezíveis os efeitos do atrito. Dados: g 10m/s , sen 30o = 0,50 e cos 30o = 0,87. Tendo partido do repouso, o corpo percorrerá 10 m ao longo do plano num intervalo de tempo de: a) 1,0 s b) 2,0 s c) 3,0 s d) 4,0 s e) 5,0 s 49 - (FEI SP/2000) Solta-se um bloco em uma ladeira com inclinação de 53o. Se a massa do bloco vale 1000 kg e o coeficiente de atrito é qual a velocidade do bloco após este percorrer 100 m? Dados: cos53o = 0,6 e sen53o = 0,8 a) 10 m/s b) 15 m/s c) 20 m/s d) 25 m/s e) 30 m/s 50 - (UnB DF/1991) Um corpo de massa 2kg encontrasse sobre um plano inclinado sem atrito, que forma 30º com a horizontal. O corpo é solto no ponto A quando dista 1,1m da extremidade B de uma mola elástica e longa, de massa desprezível e constante 2N/m. Considerando g = 10m/s2, julgue os itens a seguir. A B 30 00. O módulo da velocidade máxima do corpo vale s/m11 . 01. O módulo da aceleração máxima do corpo vale 10m/s2. 02. A mola é comprimida 11m até que o corpo pare na sua posição mais baixa. 03. Após atingir a sua posição mais baixa, o corpo sobe até que a mola se estique, e então fica em repouso. 04. Se entre os pontos A e B houvesse atrito com coeficiente cinético 4 3 , então a mola sofreria compressão máxima de 9,9m. 51 - (UnB DF/1998) Calcule a razão 2 1 m m das massas dos blocos para que, em qualquer posição, o sistema sem atrito representado na figura abaixo esteja sempre em equilíbrio. Multiplique o valor calculado por 10 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista. 30cm 50cm 40cm m1 m2 52 - (FURG RS/2001) Um bloco de massa m = 10 kg, inicialmente a uma altura de 2 m do solo, desliza em uma rampa de inclinação 30o bloco é seguro por uma corda paralela à rampa. Se desprezarmos o atrito entre o bloco e a rampa, que força deve ser aplicada ao bloco para que ele desça com velocidade constante pela rampa? (Dados: sen 30o = 0,500, cos 30o= 0,866 e tan 30o = 0,577). a) 10 N b) 25 N c) 50 N d) 100 N e) 150 N 53 - (MACK SP/2001) Um homem necessita deslocar a caixa C, de massa 100 kg, desde o ponto A até o ponto B e deseja fazê-lo com velocidade constante. O coeficiente de atrito cinético entre as superfícies em contato é 0,10 e o módulo da aceleração gravitacional local é 10 m/s2. Considerando que a corda e a polia são elementos ideais, o trabalho realizado pela força aplicada pelo homem no deslocamento da caixa de P até Q, será: Dados: a) 8,70 . 102 J b) 1,74 . 103 J c) 2,935 . 103 J d) 4,13 . 103 J e) 5,87 . 103 J 54 - (UNESP/2003) Em um centro de treinamento, dois pára-quedistas, M e N, partindo do repouso, descem de uma plataforma horizontal agarrados a roldanas que rolam sobre dois cabos de aço. M se segura na roldana que se desloca do ponto A ao ponto B e N, na que se desloca do ponto C ao D. A distância CD é o dobro da distância AB e os pontos B e D estão à mesma altura em relação ao solo. Ao chegarem em B e D, respectivamente, com os pés próximos ao solo horizontal, eles se soltam das roldanas e procuram correr e se equilibrar para não cair, tal como se estivessem chegando ao solo de pára-quedas. Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br Desprezando perdas por atrito com o ar e nas roldanas, a razão entre as velocidades finais de M e N, no momento em que se soltam das roldanas nos pontos B e D, é: a) 2/2 b) 1. c) 2 d) 2. e) 22 55 - (UFMA/2007) Um garoto em um carrinho de rolimã, partindo do repouso, desce uma rampa que faz um ângulo com a horizontal, conforme a figura. Quando atinge o plano (ponto A), o conjunto (garoto/carro) tem uma velocidade de 10m/s. Sabendo que o conjunto se desloca na horizontal durante 10s antes de parar no ponto B, e que o coeficiente de atrito cinético de todas as superfícies com o carrinho é constante, calcule o valor aproximado, em m, da altura H da rampa com relação à horizontal. Considere: g = 10m/s2 e tg = 3. a) 5 b) 4 c) 6 d) 7 e) 8 56 - (FMTM MG/2004) Sobre um sistema de planos com inclinações iguais, dois corpos, A e B, unidos por um fio muito fino e inextensível, encontram-se em repouso. O corpo A é maciço, com massa 10 kg e sofre ação de uma força de atrito, cujo valor máximo é 20 N. O corpo B é oco e tem massa 2 kg, porém está preenchido com 10 kg de água e montado sobre rodinhas que tornam nula a ação de forças de atrito. Devido à presença de um orifício, esse segundo corpo está perdendo parte de sua massa em água. Considerando-se nulo o atrito entre a roldana e seu eixo, a menor massa de água que o corpo oco deverá possuir para que o sistema permaneça estático é, em kg, Dados: g = 10 m/s2; sen 30º = 0,50; cos 30º = 0,87 a) 4. b) 5. c) 6. d) 7. e) 8. 57 - (UEG GO/2004) No esquema abaixo, o momento de inércia da esfera de ferro e o atrito entre ela e o plano são desprezíveis, sendo o fio que liga a esfera ao plano inextensível e de peso desprezível. DADOS: = 3,14 Raio da esfera = 3,0 cm Densidade do ferro = 7,6 g/cm3 Aceleração da gravidade = 10 m/s2 De acordo com os dados fornecidos nas tabelas, a figura e a mecânica clássica, é CORRETO afirmar que os valores aproximados da tensão no fio e da força que o plano exerce sobre a esfera são, respectivamente, a) 4,61 N e 9,22 N b) 8,0 N e 16,0 N c) 60,0 N e 40,0 N d) 4,96 N e 9,93 N e) 4,61 e 16,0 N 58 - (ITA SP/2005) Considere uma rampa de ângulo com a horizontal sobre a qual desce um vagão, com aceleração a , em cujo teto está dependurada uma mola de comprimento , de massa desprezível e constante de mola k, tendo uma massa m fixada na sua extremidade. Considerando que 0 é o comprimento natural da mola e que o sistema está em repouso com relação ao vagão, pode-se dizer que a mola sofreu uma variação de comprimento = – 0 dada por: a) = mgsen/k b) = mgcos/k c) = mg/k d) k/gcosag2am 22 e) k/gsenag2am 22 Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 59 - (FMTM MG/2005) Com o auxílio de seu carrinho, um senhor transportava alguns caixotes em um declive de inclinação constante de 6º. A 15,0 m de um muro no final da descida, percebeu que não mais podia controlar o carrinho, pondo-se a escorregar em linha reta, com seus sapatos firmemente mantidos em contato com o chão enquanto desenvolvia aceleração constante de 0,2 m/s2. Supondo-se que o carrinho junto com sua carga totalizava uma massa de 200,0 kg e que o homem pesava 800,0 N e, desprezando as ações resistivas do ar e os atritos relativos ao carrinho, o módulo da energia dissipada por seus sapatos, do momento em que iniciou o escorregamento até o iminente acidente foi, em J, de Adotar: g = 10 m/s2; sen 6º = 0,1; cos 6º = 1,0 a) 3 360. b) 3 270. c) 2 790. d) 2 480. e) 2 130. 60 - (UNESP/2007) Ao começar a subir um morro com uma inclinação de 30º, o motorista de um caminhão, que vinha se movendo a 30 m/s, avistaum obstáculo no topo do morro e, uma vez que o atrito dos pneus com a estrada naquele trecho é desprezível, verifica aflito que a utilização dos freios é inútil. Considerando 2m/s 10g , 5,0º30sen e 9,0º30cos e desprezando a resistência do ar, para que não ocorra colisão entre o caminhão e o obstáculo, a distância mínima entre esses, no início da subida, deve ser de a) 72m. b) 90m. c) 98m. d) 106m. e) 205m. 61 - (IME RJ/2012) A figura 1 mostra dois corpos de massas iguais a m presos por uma haste rígida de massa desprezível, na iminência do movimento sobre um plano inclinado, de ângulo com a horizontal. Na figura 2, o corpo inferior é substituído por outro com massa 2m. Para as duas situações, o coeficiente de atrito estático é e o coeficiente de atrito cinético é /2 para a massa superior, e não há atrito para a massa inferior. A aceleração do conjunto ao longo do plano inclinado, na situação da figura 2 é: a) (2gsen)/3 b) (3gsen)/2 c) (gsen)/2 d) g(2sen – cos) e) g(2sen + cos) 62 - (UEM PR/2001) No sistema abaixo, a polia e a corda que unem as massas m1 e m2 são ideais. Considere que o coeficiente de atrito estático e cinético entre m1 e o plano são iguais a . Nessas condições, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. O módulo da força de atrito depende do valor da massa m2. 02. A força de atrito pode variar de zero até, no máximo, m1 g cos. 04. Se m1 senq = m2, a aceleração das massas é necessariamente nula. 08. Se m1 senq = m2, a força de atrito é necessariamente nula. 16. Se m1 senq > m2, o coeficiente de atrito é = tag. 32. Se m1 sen > m2, m1 necessariamente desce o plano inclinado. 63 - (UnB DF/1991) Um corpo de massa 2M desce uma rampa, sem atrito, de altura h = 0,45m. Colide na base com outro corpo de massa M em repouso. Após a colisão, perfeitamente elástico, a velocidade da massa 2M é 1/3 da velocidade anterior. Determine a velocidade do corpo de massa M em m/s. (g = 10m/s2) h 64 - (UnB DF/1991) Um bloco de 10kg colocado sobre uma plataforma de inclinação variável a partir de 0º começa a deslizar quando o ângulo de inclinação é 30º. Percorre então 3,0m em 2,0s. Calcule o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a plataforma. Use g = 10m/s2. Multiplique o resultado por 310 . 30º Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 65 - (ITA SP/2003) Na figura, o carrinho com rampa movimenta-se com uma aceleração constante A . Sobre a rampa repousa um bloco de massa m. Se é o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a rampa, determine o intervalo para o módulo de A, no qual o bloco permanecerá em repouso sobre a rampa. m A TEXTO: 1 - Comum à questão: 66 66 - (UFCG PB/2009) Leia o texto seguinte: MGM/Time Warner Company “O Discovery media quase cento e vinte metros de ponta a ponta, porém o reduzido universo ocupado pela sua tripulação estava inteiramente encerrado no interior da esfera de doze metros de sua cabina pressurizada. A região equatorial da esfera de pressão, poderíamos dizer a faixa compreendida entre Capricórnio e Câncer [analogia com o Globo Terrestre], continha dois tambores de pequena rotação, com vinte metros de diâmetro. Fazendo uma revolução a cada dez segundos, esse carrossel ou centrífuga produzia uma gravidade artificial suficiente para evitar a atrofia física que seria capaz de ocorrer em conseqüência da total ausência de peso, permitindo, também, que as funções rotineiras da vida fossem executadas em condições quase normais.” CLARKE, Arthur C. 2001 Odisséia Espacial. 9. ed. Rio de Janeiro: Expressão e Cultura, 1985, p.91-92 (com adaptações). Para um astronauta de 80 kg, seu “peso”, no local descrito no interior da Discovery, é: a) 800 N. b) 480 N. c) 288 N. d) 248 N. e) 133 N. TEXTO: 2 - Comum à questão: 67 A figura abaixo representa o plano inclinado ABFE, inserido em um paralelepípedo retângulo ABCDEFGH de base horizontal, com 6 m de altura CF , 8 m de comprimento BC e 15 m de largura AB , em repouso, apoiado no solo. 67 - (UERJ/2011) Considere o deslocamento em movimento retilíneo de um corpo P1 de M até N e de um corpo P2 de A até F. Admita as seguintes informações: – P1 e P2 são corpos idênticos; – F1 e F2 são, respectivamente, as componentes dos pesos de P1 e P2 ao longo das respectivas trajetórias; – M e N são, respectivamente, os pontos médios das arestas AB e EF. Considerando esses dados, a razão 2 1 F F equivale a: a) 6 17 b) 3 4 c) 3 15 d) 2 13 Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br GABARITO: 1) Gab: D 2) Gab: B 3) Gab: C 4) Gab: A 5) Gab: D 6) Gab: A 7) Gab: D 8) Gab: D 9) Gab: D 10) Gab: D 11) Gab: D 12) Gab: D 13) Gab: C 14) Gab: E 15) Gab: E 16) Gab: B 17) Gab: C 18) Gab: E 19) Gab: 04 20) Gab: E 21) Gab: B 22) Gab: D 23) Gab: a) 1,0h; b) 3,0.10–3N 24) Gab: A 25) Gab: a) 10m/s2; 8,0km/s; b) 41 min 26) Gab: D 27) Gab: a) N P Fel b) 200N/m 28) Gab: a) F = 2,5 mg; b) K = 2; c) N = 2,5 voltas/s 29) Gab: 3 3 arccos 30) Gab: As forças que atuam no automóvel são dadas por: Quando o automóvel está na iminência de perder o contato com a pista, temos N = 0. Assim, do Princípio Fundamental da Dinâmica, vem: v = 95,2 km/h Como a velocidade do automóvel é maior do que a mínima calculada, ele “decolará”, descolando–se da estrada. 31) Gab: 32) Gab: A 33) Gab: B 34) Gab: a) Lg2vB b) T = 3.M.g ; Direção: Vertical ; Sentido: Para cima c) cos 2 3 gLvC 35) Gab: 21 Lista de Dinâmica – Forças – Nível difícil Prof. Fabricio Scheffer – www.fisicafabricio.com.br 36) Gab: 21 37) Gab: A 38) Gab: a) acrobata do peso :P acrobata no aplica corda a que força :F b) tA = 4,2s c) M0 = 252 kg 39) Gab: C 40) Gab: A 41) Gab: B 42) Gab: E 43) Gab: C 44) Gab: C 45) Gab: 01-02-04 46) Gab: C 47) Gab: D 48) Gab: B 49) Gab: C 50) Gab: 00. E; 01. E; 02. C; 03. E; 04. E 51) Gab: 06 52) Gab: C 53) Gab: E 54) Gab: B 55) Gab: A 56) Gab: A 57) Gab: D 58) Gab: E 59) Gab: A 60) Gab: B 61) Gab: A 62) Gab: 01-02-04-08 63) Gab: 04 64) Gab: 07 65) Gab: Sendo tg cos sen sen cos gA0 66) Gab: C 67) Gab: D
Compartilhar