Roteiro e Exercícios para recuperação final – 3ª série EM – Física

Roteiro e Exercícios para recuperação final – 3ª série EM – Física – Flávio Brancalhão
Roteiro:
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Conservação de Energia Mecânica
Conservação da Quantidade de Movimento
Trabalho:
Questão 01
Um esqueitista treina em uma pista cujo perfil está representado na figura abaixo. O trecho horizontal
AB está a uma altura h = 2,4 m em relação ao trecho, também horizontal, CD. O esqueitista percorre a
pista no sentido de A para D. No trecho AB, ele está com velocidade constante, de módulo v = 4 m/s;
em seguida, desce a rampa BC, percorre o trecho CD, o mais baixo da pista, e sobe a outra rampa até
atingir uma altura máxima H, em relação a CD. A velocidade do esqueitista no trecho CD e a altura
máxima H são, respectivamente, iguais a
NOTE E ADOTE
g = 10 m/s2
Desconsiderar:
– Efeitos dissipativos.
– Movimentos do esqueitista em relação ao esqueite.
a)
b)
c)
d)
e)
5 m/s e 2,4 m.
7 m/s e 2,4 m.
7 m/s e 3,2 m.
8 m/s e 2,4 m.
8 m/s e 3,2 m.
Questão 02
Dois objetos feitos do mesmo material repousam sobre um trecho sem atrito de uma superfície
horizontal, enquanto comprimem uma mola de massa desprezível.
Quando abandonados, um deles, de massa 2,0 kg, alcança a velocidade de 1,0 m/s ao perder o
contato com a mola. Em seguida, alcança um trecho rugoso da superfície, passa a sofrer o efeito do
atrito cinético e percorre 0,5 m nesse trecho até parar.
a)
b)
c)
Qual o coeficiente de atrito cinético entre esse bloco e o trecho rugoso da superfície horizontal?
Qual é a velocidade alcançada pelo 2º bloco, de massa 1,0 kg, ao perder o contato com a mola?
Sabendo-se que a constante elástica da mola é 6,0 x 104 N/m, de quanto a mola estava
comprimida inicialmente?
Questão 03
O Ceará é hoje um dos principais destinos turísticos do país e uma das suas atrações é o Beach Park,
um parque temático de águas. O toboágua, um dos maiores da América Latina, é uma das atrações
preferidas e mais radicais, com uma altura de 41m. Considere uma criança deslizando desta altura e
despreze o atrito. Analise as afirmações:
I.
II.
III.
IV.
Quanto maior for o peso da criança, maior a velocidade final alcançada.
A energia cinética da criança, na chegada, depende da altura do toboágua.
O tempo de queda não depende da altura do toboágua.
Se a descida fosse em linha reta, a velocidade final seria a mesma.
Marque a opção VERDADEIRA:
a)
b)
c)
d)
e)
Somente a afirmativa II é correta.
As afirmativas II e III são corretas.
As afirmativas I e IV são corretas.
As afirmativas II e IV são corretas.
Somente a afirmativa IV é correta.
Questão 04
Um objeto, de massa m = 2,0 kg, é acelerado até atingir a velocidade v = 6,0 m/s sobre um plano
horizontal sem atrito. Ele se prepara para fazer a manobra de passar pelo aro (loop) de raio R = 2,0 m.
A região após o aro possui um coeficiente de atrito cinético  = 0,30. Considere g = 10 m/s2 e
despreze a resistência do ar.
a)
b)
c)
O objeto acima conseguirá realizar o loop? Justifique.
Calcule a velocidade inicial mínima que o objeto deve possuir de modo a fazer o “loop” de modo
seguro.
Dado um objeto que tenha a velocidade mínima calculada no item (b), qual seria a distância que o
mesmo percorreria após passar pelo aro?
Questão 05
Uma esfera de dimensões desprezíveis, e massa m1 = 1,0 Kg, está presa a um fio ideal de
comprimento igual a L = 90 cm, que, por sua vez, está preso a um ponto de suspensão P. Inicialmente
ela se encontra em repouso, formando um ângulo de 90º com a vertical. Uma segunda esfera,
também de dimensões desprezíveis, e massa m2 = 2,0 Kg, está presa no mesmo ponto P por um fio
ideal de mesmo comprimento, em repouso e na vertical. Em um certo instante, solta-se a esfera de
massa m1, que colide inelasticamente com a esfera de massa m2 no ponto mais baixo de sua
trajetória, e continuam o movimento grudadas.
Observe a figura abaixo:
Nesse caso a altura alcançada pelas duas massas será, em cm, igual a:
a)
b)
c)
d)
e)
10,0;
15,0;
20,0;
30,0;
60,0.
Questão 06
Na mina de carvão, um vagão carregado de minério se desprende do cabo que o mantinha parado em
um trecho de aclive, descendo aceleradamente. Mais à frente, em um trecho horizontal do trilho,
choca-se com um segundo vagão identicamente carregado, atrelando-se a este. O conjunto passa a se
mover nesse trecho horizontal com velocidade de 5 m/s. Considere desprezível qualquer força
dissipativa como o atrito ou a resistência do ar.
Dados: massa de um desses vagões = 1 000 kg
aceleração da gravidade local = 10 m/s2
a) Determine a velocidade que possuía o vagão desgovernado, momentos antes do choque com o
vagão estacionado.
b) Calcule a profundidade que deve ter descido o vagão desgovernado até o ponto em que realizou a
colisão.
Questão 07
Dois blocos de massas m e 3m colidem frontalmente sobre uma superfície plana, horizontal e
perfeitamente lisa. As figuras mostram dois instantes imediatamente antes e imediatamente depois da
colisão.
Pode-se afirmar que nesse processo
a)
b)
c)
d)
e)
houve conservação da quantidade de movimento e da energia cinética do sistema.
houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema diminuiu.
houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema aumentou.
não houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema diminuiu.
não houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema aumentou.
Questão 08
A figura a seguir representa o gráfico velocidade versus tempo de uma colisão unidimensional de duas
pequenas esferas de mesmas dimensões, 1 e 2.
Considere os atritos desprezíveis. A partir do gráfico, podemos verificar que:
a) a energia cinética do sistema constituído pelas duas esferas após a colisão e antes da colisão são
iguais;
b) a velocidade relativa de afastamento das duas esferas após a colisão e a velocidade relativa de
aproximação antes da colisão são iguais em módulo;
c) as duas esferas invertem simultaneamente os sentidos de seus movimentos durante a colisão;
d) as duas esferas têm massas iguais;
e) as duas esferas adquirem, após a colisão, momentos lineares de módulos iguais.
Questão 09
Uma bala de massa m  20 g e velocidade v  500 m/s atinge um bloco, de massa M  480 g e velocidade
V  10 m/s , que se move em sentido contrário sobre uma superfície horizontal sem atrito. A bala fica
alojada no bloco. Calcule o módulo da velocidade do conjunto (bloco + bala), em m/s, após a colisão.
a) 10,4
b) 14,1
c) 18,3
d) 22,0
e) 26,5
Questão 10
Uma bola de massa M colide com uma outra, de massa 4M, inicialmente em repouso. Se, após a
colisão, as bolas passam a se mover juntas, a razão entre a energia cinética do conjunto de bolas,
imediatamente antes e imediatamente depois da colisão, é:
a) 1
b) 4
c) 5
d) 1/4
e) 1/2
Gabarito
01) E
02) a) 0,1
b) a velocidade alcançada pelo 2º bloco ao perder contato com a mola tem módulo 2 m/s e sentido
oposto ao da velocidade do 1º bloco.
c) X = 10–2 m = 1,0 cm
03) D
04) a)v > 8,9 m/s. Como a velocidade do objeto é 6,0 m/s, este não passará pelo aro.
b) vi = 10,0 m/s
c) d = 16,7 m.
05) A
06) a)10 m/s
b) 5 m
07) B
08) D
09) A
10) C