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Física

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(Ufrgs 2014) Um objeto de massa igual a 2 kg move-se em linha reta com velocidade constante de 4 m/s. A partir de um certo instante, uma força de módulo igual a 2N é exercida por 6s sobre o objeto, na mesma direção de seu movimento. Em seguida, o objeto colide frontalmente com um obstáculo e tem seu movimento invertido, afastando-se com velocidade de 3 m/s. O módulo do impulso exercido pelo obstáculo e a variação da energia cinética do objeto, durante a colisão, foram, respectivamente,
a) 26 Ns e -91 J
b) 14 Ns e -91 J
c) 26 Ns e -7 J
d) 14 Ns e -7 J
e) 7 Ns e -7 J
f) Não sei
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ontem

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Para resolver essa questão, vamos calcular o impulso e a variação da energia cinética do objeto. 1. Cálculo do impulso (I): O impulso é dado pela força multiplicada pelo tempo em que a força atua. A força é de 2 N e atua por 6 s: \[ I = F \cdot t = 2 \, \text{N} \cdot 6 \, \text{s} = 12 \, \text{Ns} \] 2. Cálculo da velocidade após a aplicação da força: O objeto inicialmente se move com 4 m/s. A aceleração (a) pode ser calculada usando a segunda lei de Newton: \[ F = m \cdot a \Rightarrow a = \frac{F}{m} = \frac{2 \, \text{N}}{2 \, \text{kg}} = 1 \, \text{m/s}^2 \] A velocidade final (v_f) após 6 s é: \[ v_f = v_i + a \cdot t = 4 \, \text{m/s} + 1 \, \text{m/s}^2 \cdot 6 \, \text{s} = 10 \, \text{m/s} \] 3. Cálculo da variação da energia cinética (ΔEc): A energia cinética (Ec) é dada por: \[ Ec = \frac{1}{2} m v^2 \] Energia cinética inicial (Ec_i): \[ Ec_i = \frac{1}{2} \cdot 2 \, \text{kg} \cdot (4 \, \text{m/s})^2 = 16 \, \text{J} \] Energia cinética final (Ec_f) após a colisão (com velocidade de -3 m/s): \[ Ec_f = \frac{1}{2} \cdot 2 \, \text{kg} \cdot (-3 \, \text{m/s})^2 = 9 \, \text{J} \] A variação da energia cinética (ΔEc) é: \[ ΔEc = Ec_f - Ec_i = 9 \, \text{J} - 16 \, \text{J} = -7 \, \text{J} \] 4. Cálculo do impulso na colisão: O impulso na colisão é a variação da quantidade de movimento (Δp): \[ Δp = m \cdot (v_f - v_i) = 2 \, \text{kg} \cdot (-3 \, \text{m/s} - 10 \, \text{m/s}) = 2 \, \text{kg} \cdot (-13 \, \text{m/s}) = -26 \, \text{Ns} \] Como o impulso é considerado em módulo, temos: \[ |I| = 26 \, \text{Ns} \] Agora, juntando as informações: - Módulo do impulso exercido pelo obstáculo: 26 Ns - Variação da energia cinética: -7 J Portanto, a alternativa correta é: c) 26 Ns e -7 J.

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