AULÃO DE FÍSICA A PROVA 2

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AULÃO DE FÍSICA A –
PROVA 2
Guilherme Marchiori
EXERCÍCIO 1
Você empurra um livro 1,50 m ao longo do 
topo de uma mesa horizontal com uma 
força de 2,4 N. A força de atrito que opõe 
ao movimento é igual a 0,6 N.
 Trabalho da força horizontal (3,6 J);
 Trabalho da força de atrito (0,9 J);
 Trabalho total (2,7 J)
EXERCÍCIO 2
Um velho balde de carvalho com massa igual a 
6,75 kg está pendurado em um poço na 
extremidade de uma corda. A corda passa sobre 
uma polia sem atrito no topo do poço, e uma 
pessoa puxa horizontalmente a extremidade da 
corda para elevar lentamente o balde até uma 
altura de 4,0 m.
 Trabalho realizado pela força quando a pessoa 
puxa o balde para cima (264,6 J);
 Trabalho realizado pela força peso (-264,6 J);
 Trabalho total (0 J);
EXERCÍCIO 3
Um carregador empurra uma mala de 20,0 kg 
para cima de uma rampa com inclinação de 25,0◦
acima da horizontal com uma força F de módulo 
igual a 140 N que atua paralelamente à rampa. O 
coeficiente de atrito cinético é 0,3. Se a mala se 
desloca 3,8 m ao longo da rampa, calcule:
 Trabalho realizado pela força F (532 J); 
 Trabalho realizado pela força peso (-315 J);
 Trabalho realizado pela força de atrito (-203 J);
 Trabalho total (14 J);
 Se a velocidade da mala é nula na parte inferior da 
rampa, qual é sua velocidade depois que ela se 
desloca 3,8 m ao longo da rampa? (1,21 m/s);
EXERCÍCIO 4
 Um trenó com massa igual a 8,0 kg se move em 
linha reta sobre uma superfície horizontal sem 
atrito. Em um ponto de sua trajetória, sua 
velocidade possui módulo igual a 4,00 m/s; depois 
de percorrer mais de 2,50 m além deste ponto, 
sua velocidade possui módulo igual a 6,00 m/s. 
Use o teorema do trabalho-energia para achar a 
força que atua sobre o trenó, supondo que essa 
força seja constante e que atue no sentido do 
movimento do trenó. (32 N)
EXERCÍCIO 5
 Uma bola de futebol de massa igual a 0,42 kg
possui velocidade inicial de 2,0 m/s. Uma
jogadora de futebol dá um chute na bola,
exercendo uma força constante de módulo igual a
40,0 N na mesma direção e no mesmo sentido do
movimento da bola. Até que distância seu pé deve
penetrar na bola para que a velocidade da bola
aumente para 6,00 m/s? (16,8 cm)
EXERCÍCIO 6
Uma caixa de massa 4,30 kg está inicialmente 
em repouso sobre uma superfície horizontal. A 
seguir ela é empurrada 1,20 m em linha reta por 
um cachorro que exerce uma força constante de 
módulo igual a 36,0 N. Use o teorema do 
trabalho-energia para achar a velocidade final da 
caixa se:
 Não existe atrito (4,48 m/s);
 Considerando atrito de 0,3 (3,61 m/s);
EXERCÍCIO 7
 A figura mostra uma vista superior de três forças 
horizontais agindo sobre uma caixa que estava 
inicialmente em repouso e passou a se mover em um 
piso sem atrito. Os módulos das forças são F1 = 3, 0 
N, F2 = 4, 0 N e F3 = 10, 0 N e os ângulos indicados 
são θ2 = 50, 0 ◦ e θ3 = 35, 0 ◦ . Qual é o trabalho total 
realizado sobre a caixa pelas três forças nos primeiros 
4,0 m de deslocamento? (15,3 J) 
EXERCÍCIO 8
Uma força de 12,0 N e com orientação fixa realiza 
trabalho sobre uma partícula que sofre um 
deslocamento d = 2, 0i − 4, 0j + 3, 0 k. Qual é o 
ângulo entre o deslocamento se a variação da 
energia cinética da partícula é:
 30 J (62,36º);
 -30 J (117,63º).
EXERCÍCIO 9
Considere o sistema indicado na figura. A corda e
a polia possuem massas desprezíveis, e a polia
não possui atrito. O coeficiente de atrito cinético
entre o bloco de 8 kg e o topo da mesa é de 0,25.
Os blocos são liberados a partir do repouso.
 Velocidade do bloco de 6kg ao descer 1,5 m (2,89 m/s);
 Com velocidade de 0,9 m/s, os blocos ficam em
repouso após percorrer 2,0 m. Calcule o atrito cinético
(0,71).
EXERCÍCIO 10
 Um carrinho desliza do alto de uma montanha 
russa de 5 m de altura, com atrito desprezível. 
Chegando ao ponto A, no sopé da montanha, ele é 
freado pelo terreno AB coberto de areia, parando 
em 1,25 s. Qual é o coeficiente de atrito cinético 
entre o carrinho e a areia? (0,8)
EXERCÍCIO 11
Uma menina de 20 kg desce por um escorregador 
cujo desnível vertical é de 3,2 m. Quando ela 
chega à base do escorregador, sua velocidade é 
1,3 m/s. 
 Quanta energia foi dissipada pelo atrito? (610 J)
 Se a inclinação do escorregador é de 20◦ com a 
horizontal, qual é o coeficiente de atrito cinético 
entre a menina e o escorregador? (0,35)
EXERCÍCIO 12
Um bloco de massa de 5 kg, deslizando sobre uma
mesa horizontal, com coeficientes de atrito
cinético e estático 0,5 e 0,6, respectivamente, de
constante de mola K=250 N/m, inicialmente na
posição relaxada. O bloco atinge a mola com
velocidade de 1 m/s. Qual será a deformação
máxima da mola? (0,074 m)
EXERCÍCIO 13
Um bloco de 0,50 kg é empurrado contra uma
mola horizontal de massa desprezível,
comprimindo a mola até uma distância igual a
0,20 m. Quando o bloco é liberado, ele se move
sobre o topo de uma mesa horizontal até uma
distância de 1,0 m antes de parar. A constante da
mola é igual a 100 N/m. Calcule o coeficiente de
atrito cinético µc entre o bloco e a mesa. (0,4)
EXERCÍCIO 14
 Um esquiador de 60 kg deixa uma rampa de salto 
com uma velocidade de 24 m/s, fazendo um 
ângulo de 25◦ com a horizontal. Devido a força de 
arrasto do ar, o esquiador toca a neve com uma 
velocidade de 22 m/s, em um ponto 14 m abaixo 
da rampa. De quanto a energia mecânica do 
sistema equiador-Terra foi reduzida pela força de 
arrasto do ar durante o salto? (11 kJ)
EXERCÍCIO 15
Um bloco de 2 kg é empurrado contra uma mola 
de massa desprezível e constante k = 400 N/m, 
comprimindo a mola até uma distância igual a 
0,220 m. Quando o bloco é liberado, ele se move 
ao longo de uma superfície horizontal sem atrito 
e sobe um plano inclinado de 37◦ , como mostra a 
figura abaixo. 
 Qual é a velocidade do bloco enquanto ele desliza 
ao longo da superfície horizontal depois de 
abandonar a mola? (3,11 m/s)
 Qual é a distância máxima que ele atinge ao 
subir o plano inclinado até parar antes de voltar 
para a base do plano? (0,82 m)
EXERCÍCIO 16
Uma partícula de massa 4.9 kg se move ao longo 
do eixo x. Sua posição varia no tempo de acordo 
com a equação:
x(t) = 2/t2 -5.t + 2 t2,
onde x está em metros e t em segundos.
 Potência em t=4s;
 Trabalho em t=1s e t=4s
EXERCÍCIO 17
 Um sistema para reverter o movimento de vagões de
trem é projetado conforme a figura. Nesta figura,
temos apenas um vagão. O vagão de carga de
massa m=4827 kg rola ao longo dos trilhos com atrito
desprezível. O vagão é parado por uma combinação de
molas em espiral, que obedecem a lei de Hooke. A
representação gráfica de como as molas agem é
mostrada na figura. Após a primeira mola ser
comprimida de x1=13 cm, a segunda mola age
juntamente com a primeira para aumentar a força
quando uma compressão adicional ocorre, conforme
mostrado no gráfico. O engenheiro responsável pelo
projeto precisa determinar a que velocidade o vagão
toca a primeira mola para que não ocorra
nenhum acidente.
EXERCÍCIO 17
 Qual velocidade o vagão deve possuir assim que
tocar a primeira mola, considerando que
ele deforme somente esta mola? Ou seja, se o
vagão parar após percorrer x1=13 cm,
onde F1=731 N. (0,14 m/s)
 Qual velocidade, em m/s, o vagão deve possuir
assim que tocar a primeira mola no caso de a
segunda mola também ser acionada e o vagão
parar após
percorrer x2=79 cm, onde F2=1217 N? (0,53 m/s)
EXERCÍCIO 18
 A energia potencial que um corpo está sujeito em 
um dado sistema pode ser representado 
por U(x)=−1.3x2+11.9x3, onde U é em Joules 
e x em metros.
Além da posição zero, qual outra posição o corpo 
estará em equilíbrio? (7,28 cm)
EXERCÍCIO 19
 Uma partícula de ma=5.2 kg está se movendo ao
longo do eixo x, sem atrito, com uma velocidade
de v1=15 m/s quando passa pela posição x=0 m.
Ela está sujeita a uma força que varia com a
posição, conforme mostrado no gráfico:EXERCÍCIO 19
 Qual é o trabalho realizado pela força sobre a
partícula de x=0 até x=15 m? (30 J)
 Qual é a velocidade da partícula quando ela
passa por x=15 m? (15,38 m/s)
 Suponha que, no deslocamento de x=0 à x=15 m
tenham se passado t=54 s. Sendo o sistema
somente a partícula, qual é a potência média
desenvolvida pelo agente externo que aplicou a
força acima? (0,56 W)