exercícios física

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Questão 1)
 Um garoto foi à lota comprar um estilingue e encontrou dois modelos: um com borracha mais "dura' e outro com borracha mais `mole". O garoto concluiu que o mais adequado seria o que proporcionasse maior alcance horizontal, D, para as mesmas condições de arremesso, quando submetidos à mesma força aplicada. Sabe-se que a constante elástica kd (do estilingue mais 'duro') é o dobro da constante elástica km (do estilingue mais 'mole').
A razão entre os alcances , referentes aos estilingues com borrachas "dura" e "mole", respectivamente, é igual a:
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Resolução
Resposta Correta: B
Parte 1 — da velocidade inicial do arremesso (e sua relação com a constante elástica)
A borracha do estilingue serve para armazenar energia potencial elástica que, transformada em energia cinética, proverá a velocidade inicial do arremesso.
Logo, a partir da conservação da energia mecânica:
 (I)
Da lei de Hooke, para a determinação da força elástica:
 (II)
Substituindo (II) em (I):
 (III)
Parte 2— do (tipo de) arremesso
O texto-base trata da escolha entre valores de constante elás­lica com o objetivo de conseguir o "maior alcance horizontal, D, para as mesmas condições de arremesso", Logo, deveria ser claro o tipo de lançamento (arremesso) pretendido.
Diante da imprecisão das informações, vamos especular sobre as possibilidades; entre um lançamento horizontal e um lançamento oblíquo, a partir da mesma altura h (visto que também não há — nem no texto-base nem no enunciado — nenhuma observação que nos leve a desprezara altura do garoto) e com a mesma velocidade inicial v0, consegue-se maior alcance com um lançamento horizontal.
Daí:
Portanto:
Conclusão(ões):
1a. Não há resposta dentre as alternativas.
2a. Para encontrarmos o valor 1/2 (alternativa B) como resposta seria necessário considerar que D representa a deformação da mola (o que não se pode entender da interpretação do texto-base) ou considerar que o lançamento proposto é oblíquo e, ainda mais, desprezando a altura do garoto (o que também não é possível deduzir do texto-base)!
Questão 2)
Dois blocos, de massas m1 = 3,0 kg e m2 = 1,0 kg, ligados por um fio inextensível, podem deslizar sem atrito sobre um plano horizontal. Esses blocos são puxados por uma força horizontal F, de módulo F = 6 N, conforme a figura a seguir.
(Desconsidere a massa do fio.)
A tensão no fio que liga os dois blocos é
a) zero.
b) 2,0 N.
c) 3,0 N.
d) 4,5 N.
e) 6,0 N.
Resolução
Resposta Correta: D
Analisando as forças atuantes no sistema, podemos notar que a força F é responsável pela aceleração dos dois blocos. Assim sendo:
R = (m1 + m2)a
6=(3 + 1)a
6 = 4 . a
a = 1,5 m/s2
Analisando agora, exclusivamente o corpo 1, notamos que a tensão é a força responsável pela aceleração dele.
T = m1 . a
T = 3 .1,5
T = 4,5N
Questão 3)
De acordo com um locutor esportivo, em uma cortada de Giba (jogador da Seleção Brasileira de Voleibol), a bola atinge a velocidade de 108 km/h. Supondo que a velocidade da bola, imediatamente antes de ser golpeada, seja desprezível e que a sua massa valha aproximadamente 270 g, então o valor do impulso aplicado por Giba à bola vale, em N · s, aproximadamente,
a) 8,0.
b) 29.
c) 80.
d) 120.
e) 290.
Resolução
Resposta Correta: A
Questão 4)
Sobre uma superfície horizontal lisa, repousam 6 cubos de madeira de igual massa. Uma força constante F atua sobre o cubo 1, como mostrado na figura seguinte. Analise a referida situação e assinale a alternativa correta.
Resolução
Resposta Correta: D
Na situação proposta, todos os blocos se movem ao mesmo tempo, de modo que todos têm a mesma aceleração. Pode-se considerar que a força que está sendo aplicada é 6 m (onde m é a massa de cada cubo). Desse modo, pela Segunda Lei de Newton, tem-se:
Para cada bloco, é possível aplicar a Segunda Lei de Newton:
Conclui-se, então, que a força resultante é a mesma em todos os blocos e seu valor é .
Questão 5)
É dada uma polia de inércia desprezível e sem atrito no eixo. Por essa polia passa um fio muito leve, flexível e inextensível, suportando em suas extremidades dois sólidos cujas massas são m1 = 20 kg e m2 = 12 kg, conforme é mostrado na figura a seguir. Inicialmente, com o fio tenso, os sólidos repousam sobre o piso horizontal.
Dado: g = 10 m/s2
A partir de um dado instante, aplica-se ao eixo da polia uma força constante de intensidade F = 600 N, dirigida verticalmente para cima. Então, as acelerações a1 e a2 dos corpos suspensos têm módulos, respectivamente, iguais a:
a) 5 m/s2 e 15 m/s2.
b) 10 m/s2 e 10 m/s2.
c) 5 m/s2 e 10 m/s2.
d) 15 m/s2 e 25 m/s2.
e) zero e 5 m/s2.
Resolução
Resposta Correta: A
Como se tratam de polias e fios ideais, ao se aplicar uma força F = 600 N, a tração em cada lado da polia terá um valor de 300 N.
Para os blocos de massa m1 e m2, tem-se que:
Questão 6)
Uma força constante de módulo F atua sobre um bloco de massa m1 que está unido a um bloco de massa m2 por uma corda de massa desprezível, conforme a figura a seguir. Não há atrito entre os blocos e a superfície horizontal, e ambos estão inicialmente em repouso.
Quando os blocos percorrem uma distância d, a energia cinética do bloco de massa m2 vale
Resolução
Resposta Correta: D
A força F movimenta todo o sistema com a mesma aceleração. Aplicando a Segunda Lei de Newton para todo o sistema, tem-se:
Aplicando a equação de Torricelli para o bloco de massa m2, tem-se:
Desse modo, a energia cinética do bloco de massa m2 valerá:
Questão 7)
Um bloco de 500 g de massa permanece em equilíbrio ao ser pressionado contra uma parede mediante uma mola ideal de constante elástica igual a 10 N/cm, como mostra a figura a seguir.
O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a parede vale 0,25. A mínima compressão sofrida pela mola, em cm, para que o bloco permaneça em repouso é
Dado: g = 10 m/s2.
a) 0,5.
b) 1,0.
c) 2,0.
d) 3,0.
e) 3,5.
Resolução
Resposta Correta: C
As forças atuantes no bloco são as seguintes:
 ⇢ Força peso;
 ⇢ Relação normal de apoio (força normal);
 ⇢ Força elástica;
 ⇢ Força de atrio estático.
Dados numéricos:
m = 500 g = 0,5 kg;
K = 10 N/cm = 1 000 N/m;
μ = 0,25;
g = 10 m/s².
No equilíbrio do bloco, note que:
Questão 8)
A mola da figura a seguir tem constante elástica 20 N/m e encontra-se alongada de 20 cm sob a ação do corpo A, cujo peso é 5,0 N.
Nessa situação de equilíbrio, a balança, graduada em newtons, marca:
a) 1 N
b) 2 N
c) 3 N
d) 4 N
e) 5 N
Resolução
Resposta Correta: A
Vale ressaltar que a força indicada pela balança é a reação normal de apoio FN. Logo, tem-se que:
Questão 9)
Calcular o trabalho realizado por uma força constante é simples, basta calcular o produto entre a força, o deslocamento realizado e o cosseno formado entre o vetor força e o vetor deslocamento. Mas nem sempre as forças são constantes, e seu valor pode variar durante o trajeto; quando isso acontece, recorremos ao recurso gráfico para calcular o trabalho realizado. Em um gráfico de Força x Deslocamento, a área será numericamente igual ao trabalho. No gráfico abaixo, qual será o valor do trabalho realizado?
a) 200 J
b) 160 J
c) 120 J
d) 80 J
e) 40 J
Resolução
Resposta Correta: B
O trabalho será calculado pela soma das áreas representadas. Como são vários retângulos:
Questão 10)
Um brinquedo muito comum em tempos passados eram os carrinhos feitos com latas de leite vazias, um pedaço de arame, cordão e areia. O procedimento era simples: com auxílio de um objeto pontiagudo, era feito um furo na tampa da lata e outro no fundo dela, e o arame era atravessado entrando na tampa e saindo no fundo; após isso, a lata era enchida de areia, e estava prontos a roda e o eixo. Então, bastava amarrar o cordão nas pontas do arame e brincar, puxando seu carrinho por aí. Imagine que, por algum problema, um desses carrinhos parou de girar e seu dono teve que arrastá-lo por 50 m até a \"oficina\" mais próxima. Suponha que o garoto fazia uma força de 3 N e que o ângulo formado entre o cordão e a horizontal fosse de 45°. Qual o trabalho realizado pela criança até aoficina? (Use √2 = 1,4)
a) 50 J
b) 100 J
c) 105 J
d) 150 J
e) 175 J
Resolução
Resposta Correta: C
Aplicando a fórmula do trabalho: 
Portanto, 
Questão 11)
Um alimento bastante utilizado por atletas é a banana, que é ótima para ser ingerida antes de qualquer treino por ser rica em carboidratos e fibras. Uma banana contém 80 calorias alimentares, e uma caloria alimentar corresponde a 1 000 calorias físicas. Para as calorias físicas, tem-se 1 cal ≅ 4 J. Assumindo que toda energia dada por uma banana será usada por um atleta para correr com uma velocidade constante por 5 km, que força esse atleta deverá desenvolver durante a corrida?
a) 16 N
b) 64 N
c) 160 N
d) 320 N
e) 640 N
Resolução
Resposta Correta: B
A energia dada é:
E = 80 · 1 000 · 4 J
E = 320 000 J
Essa energia será usada por uma força F durante d = 5 000 m, então:
E = F · d
320 000 = F · 5 000
F = 64 N
Questão 12)
Como abrir uma garrafa de vinho usando um sapato
 Reprodução
 Talvez você já tenha ouvido falar da incrível habilidade de se abrir uma garrafa de vinho [...] com apenas um sapato. Será que funciona mesmo? [...] Quando o truque funciona, o que acontece é muito simples: o próprio vinho empurra a rolha. “Quando se atinge o frasco contra o sapato, o impacto do calçado contra a parede proporciona uma força para o frasco, que é então transmitida para o líquido”, diz James Wallace, engenheiro da Universidade de Maryland (EUA), que estuda a dinâmica de fluidos. “Quando um líquido está confinado, como o vinho na garrafa, ele não pode fluir [...]”, explica. O vinho transfere força para a cortiça, que começa a
sair. Como o sapato é uma peça chave nessa transferência de forças, não pode ser simplesmente qualquer um. “Um tênis de corrida é feito com algum tipo de material compressível que pode deformar. Assim, a força da parede é absorvida pela sola, e ela não é muito concentrada”, afirma Wallace. [...]
Disponível em: <http://goo.gl/lzkPdQ>. Acesso em: 17 set. 2014. (adaptado)
O artigo descreve uma maneira muito inusitada de se abrir uma garrafa de vinho: usando-se um sapato. Na essência dessa experiência, reside a aplicação de um importante princípio físico. Assinale a alternativa que contém o nome desse princípio e uma aplicação cotidiana para ele.
a) Princípio de Arquimedes: flutuação dos corpos em fluidos.
b) Princípio de Stevin: diferença de pressão entre os andares de um edifício.
c) Princípio de Pascal: freio hidráulico de um carro.
d) Princípio de Torricelli: medida da pressão atmosférica com um barômetro.
e) Princípio de Stefan-Boltzmann: medida da intensidade da radiação emitida por um corpo negro.
Resolução
Resposta Correta: C
Ao se aplicar uma força na base da garrafa, mediante seu impacto contra o sapato, é produzido um acréscimo de pressão em todo o líquido e, inclusive, nas paredes da garrafa em contato com esse líquido. Dessa forma, essa pressão acaba por ser transmitida à rolha, gerando o seu deslocamento e posterior remoção. De forma semelhante, funciona o sistema de freios hidráulicos de um carro: a pressão exercida na região do pedal do freio é transmitida pelo fluido do freio contido em uma tubulação até a região das rodas que serão freadas. Trata-se, de maneira aproximada, de uma aplicação do Princípio de Pascal.
Questão 13)
 A Resolução 1978 da Secretaria Municipal de Transportes Urbanos (SMTU), do Rio de Janeiro, que autorizou, desde o último dia 3, os táxis a usarem a Tarifa 2, mais conhecida como bandeira 2, quando trafegarem por ladeiras íngremes, tem causado polêmicas e constrangimentos, tanto a taxistas quanto a passageiros. A questão está na subjetividade do termo, que não define quais vias são íngremes ou não, cabendo ao taxista decidir quando deve acionar a bandeira 2.
O doutor em Engenharia de Transportes pela Coppe da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Fernando McDowell, afirmou que é impossível definir a olho nu se uma ladeira é ou não íngreme. De acordo com ele, a determinação não se justifica.
\"Só é possível medir a inclinação utilizando um aparelho chamado clinômetro, que deve ser digital para fácil visualização do taxista e de seu passageiro. Mas essa determinação é absurda. Quando se calcula o custo operacional de um veículo, considera-se que o veículo que sobe uma rampa também desce. Logo, se há aumento de preço na subida, deve haver desconto quando o carro descer a ladeira\", comparou.
Disponível em: <http://goo.gl/j9ALuq>. Acesso em: 19 out. 2014. (adaptado)
Quanto mais íngreme for a ladeira a subir, mais se modificam algumas grandezas físicas associadas ao movimento do táxi. Isso justificaria, segundo a resolução citada, o aumento da tarifa.
Considerando o peso do táxi, o atrito máximo dos pneus com o solo, a força e a potência do motor, as grandezas físicas que têm seu valor, respectivamente, aumentando e diminuindo ao subir uma ladeira são
a) o atrito máximo dos pneus com o solo e a potência do motor.
b) a força do motor e o peso do táxi.
c) a força do motor e o atrito máximo dos pneus com o solo.
d) o peso do táxi e a potência do motor.
e) a potência do motor e o atrito máximo dos pneus com o solo.
Resolução
Resposta Correta: C
O peso do táxi não muda, pois depende apenas de sua massa e da gravidade da Terra. A potência do motor não muda, pois é um dado intrínseco, determinado na fabricação. O atrito máximo dos pneus com o solo diminui, pois depende da normal, que diminui, acompanhando a componente do peso perpendicular à ladeira. A força do motor aumenta, pois o táxi precisa superar a componente tangencial do peso para subir a ladeira.
Questão 14)
Determinado motor elétrico serve para elevar cargas mecânicas com massa de 200 kg a uma velocidade constante de 1 m/s. Em média, o rendimento de um motor desse tipo é da ordem de 80%, estando limpo e livre de atritos internos.
Considere que a aceleração da gravidade vale 10 m/s2.
A potência dissipada pelo motor é de
a) 200 W.
b) 500 W.
c) 1 600 W.
d) 2 000 W.
e) 2 500 W.
Resolução
Resposta Correta: B
Alternativa A 
(F) O aluno considera que a potência dissipada é igual à massa das cargas.
Alternativa B 
(V) A potência útil desenvolvida pelo motor está associada ao trabalho mecânico necessário para elevar o corpo de 200 kg. Para uma velocidade constante, a força matriz é igual à força peso, em módulo. Logo:
Pútil = F · v = m · g · v
Pútil = 200 · 10 · 1 = 2 000 W
Como o rendimento vale 80% (0,8), a potência total vale:
Desse modo, a potência dissipada vale 500 W.
Alternativa C 
(F) O aluno multiplicou a potência útil pelo rendimento.
Alternativa D 
(F) O aluno considerou apenas o valor da potência útil.
Alternativa E 
(F) O aluno considerou apelas o valor da potência total.