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t(s) v (m/s) 6,0 4,0 2,0 0,0 -2,0 -4,0 -6,0 20 4 6 8 10 12 14 B A x (km) t (h) 0 13,5 9,0 4,5 0,0 0,1 0,2 0,3 Tópico 04 yg origem v0 FÍ SI CA I 05. (UFSC) Uma partícula, realizando um movimento retilíneo, desloca- se segundo a equação x = – 2 – 4t + 2t2, onde x é medido em metros e t, em segundos. Qual é o módulo da velocidade média, em m/s, dessa partícula entre os instantes t = 0 s e t = 4 s? 06. (UFAL) Um móvel descreve um movimento retilíneo obedecendo à função horária: e = 40 + 10t – 2,5t2, onde e é o espaço do móvel medido em metros e t, o tempo em segundos. Qual é o espaço do móvel, em metros, ao mudar de sentido? 07. (FEI) Um móvel parte de um certo ponto com um movimento que obedece à lei horária S = 4t2, válida no Sl. S é a abscissa do móvel e t é o tempo. Um segundo depois parte outro móvel do mesmo ponto do primeiro, com movimento uniforme e seguindo a mesma trajetória. Qual a menor velocidade que deverá ter esse segundo móvel, a fim de encontrar o primeiro? 08. (UFPE/UFRPE - modificada) Um mergulhador deixa cair uma caixa hermeticamente fechada, a partir do repouso, quando esta se encontra a 1,0 m de profundidade em um lago profundo. No primeiro segundo de sua queda, a caixa afunda mais 2,0 m. a) Qual a aceleração da caixa, em m/s²? b) Qual a profundidade do lago, em metros, se a caixa atinge o fundo do lago 4,0 s depois do início de sua queda? 09. (UFSM) No gráfico represen- tam-se em função do tempo, as velocidades de um corpo que se desloca numa trajetória retilínea. Pode-se, então, afirmar que o módulo da aceleração do corpo: a) aumenta no intervalo de 0 s a 10 s. b) é maior no intervalo de 20 s a 40 s do que no de 0 s a 10 s. c) é o mesmo nos intervalos de 0 s a 10 s e de 20 s a 40 s. d) é diferente de zero no intervalo de 0 s a 10 s do que de 20 s a 40 s. e) é menor no intervalo de 0 s a 10 s do que de 20 s a 40 s. 10. (UFPE/UFRPE) O gráfico representa, aproximadamente, a velocidade de um atleta, em função do tempo, em um trecho de um percurso retilíneo. No instante em que ocorreu a mu- dança no sentido do movimento, a quantos metros da sua posição inicial (em t= 0s) se encontrava o atleta? a) 12 b) 24 c) 30 d) 36 e) 42 11. (UFPE/UFRPE- modificada) A figura ao lado ilustra as posições de dois carros que se movem no mesmo sentido, ao longo de estradas retilíneas e paralelas. O carro A tem movimento uniforme, enquanto B desloca-se com movimento uniformemente variado, partindo do repouso em t = 0s. Qual é a velocidade de B, em km/h, no instante em que ele alcança o carro A ? Galileu verificou que durante a queda os corpos ficam sujeitos a uma resistência, devida ao ar, e isto retarda os seus movimentos; e que o efeito dessa resistência é mais acentuado sobre os corpos mais leves, isto é, retarda mais os corpos de menor peso. Percebeu também que, se fosse possível eliminar essa resistência, dois corpos quaisquer, abandonados simultaneamente de mesma altura, chegariam juntos ao chão. Hoje é possível verificar experimentalmente tal afirmação, uti- lizando-se o chamado tubo de Newton - um cilindro oco, onde se coloca dois objetos de pesos diferentes (por exemplo, a pena e a pedra) e do qual se retira praticamente todo o ar. Virando-se o tubo de modo que os objetos caiam de uma extremidade a outra, verifica-se que tanto a pedra quanto a pena adquirem o mesmo movimento e chegam juntas à extremidade oposta. O movimento de queda de um corpo no vácuo é chamado movimento em queda livre. É esse tipo de movimento que passaremos a estudar. Um corpo em queda no ar pode ser considerado em queda livre se obedecer às seguintes condições: 1. O percurso deve ser curto. Durante o movimento do corpo, as variações de altura devem ser pequenas. Dessa forma, a aceleração da queda poderá ser considerada constante e o movimento será considerado uniformemente variado. 2. Corpos de pequenas dimensões e de grande densidade tornam a resistência do ar desprezível. 3. A forma geométrica do corpo deve ser tal que reduza os efeitos da resistência do ar. Leis da Queda Livre 1ª Lei: “Diferentes corpos, em queda livre em um local perto da superfície da Terra, encontram-se submetidos à mesma aceleração. Essa acelera- ção é denominada de aceleração gravitacional terrestre, sendo devido à força da atração que a Terra exerce sobre os corpos”. 2a Lei: “Diferentes corpos, abandonados de uma mesma altura no mesmo local da Terra, gastam o mesmo tempo para cair”. O valor considerado normal da aceleração é medido na latitude de 45o, ao nível do mar, e vale: g = 9,80665 m/s2 Usualmente, adota-se g = 9,8 m/s2 Na resolução de problemas, é comum utilizar g = 10 m/s2 para facilitar os cálculos. Lançamento Vertical para Baixo Lançando-se verticalmente para baixo um corpo, com uma velocidade di- ferente de zero, num local onde se possa desprezar a resistência do ar, ou mesmo no vácuo, e próximo da superfície terrestre, podemos resolver este problema montan- do-se as equações de movimento. Equações do Movimento Equações Lançamento vertical para baixo Equação horária da velocidade v = v0 + gt Equação horária da posição y = v0t + 1 2 gt2 Equação de Torricelli v2 = 2 0v + 2g(y) 30 t (s) 0 10 10 20 40 v (m/s) QUEDA LIVRE E LANÇAMENTOS VERTICAIS Movimento em queda livre Galileu foi o primeiro a perceber que havia algo mais a ser considerado se quiséssemos estabelecer uma lei para queda dos corpos. Ele percebeu que o meio no qual os corpos se movem - no caso o ar - exerce um papel importante sobre o seu movimento de queda. Prof. Sérgio Torres Caderno - 01 - Com Resoluções das Questões Física 19 20 #sergiorbtorres - sergiorbtorres@gmail.com - Blog de Ciências - Canal do Youtube