Lista 1 de Exercícios PSC

FÍSICA
Professor Felippe Maciel – Grupo ALUB
 Revisão para o PSC (UFAM) – 1ª Etapa
Nas questões em que for necessário o uso da aceleração da gravidade, adote g = 10 m/s².
Questão 1 - MRUV
(PSC – 2011) A castanheira é uma árvore nativa da Amazônia, podendo alcançar de 50 m altura
e, ao contrário do que muitos pensam, a castanha não é um fruto, e sim a amêndoa da semente
da castanheira. O fruto, conhecido pelo nome de ouriço, possui formato esférico, achatado nas
pontas, podendo chegar a 20 cm de diâmetro e dois quilogramas de massa. Quando maduro, o
fruto despenca da árvore, indicando que suas sementes estão prontas para consumo ou plantio.
Calcule a velocidade (em km/h ) que um ouriço com 1 kg de massa, despencando de uma altura
de 45 m, atinge o solo. Despreze a resistência do ar.
a) 30 b) 45 c) 50 d) 90 e) 108
Gabarito: (a)
Comentários: A queda do fruto sob ação da gravidade é descrita por um movimento retilíneo
uniformemente variado (MRUV), de tal sorte que a velocidade final do corpo pode ser calculada
usando a equação de Torricelli abaixo:
Repare dois aspectos importantes:
1) Optamos pelo uso dessa equação, pois não nos foi fornecido o tempo de queda do
corpo, esse dado é desnecessário para resolver a questão.
2) O valor da massa do corpo não interfere na rapidez da queda do mesmo. Acompanhe
os comentários do professor.
Questão 2 – Diagramas horários
(PSC – 2007) Um corpo se movimenta sobre uma reta, com sua velocidade variando com o
tempo, de acordo com a figura a seguir. Pode-se afirmar que, ao fim de 20 s, a distância pelo
corpo é:
a) 50 m
b) 100 m
c) 75 m
d) 150 m
e) 200 m
Gabarito: (b)
Comentários: Em um diagrama v versus tempo, a área entre a curva e o eixo horizontal
representa o deslocamento corpo no intervalo de tempo escolhido.
Observação: Aproveite e classifique o movimento do corpo nos intervalos de tempo:
[0, 5 s[ :____________________________
[5 s, 10 s[: ______________________________
[10 s, 15 s[: _________________________
[15 s, 20 s]: ______________________________
Questão 3- Desafio!
(PSC – 2006) A figura mostra as velocidades em função do tempo de dois automóveis A e B que
se deslocam em uma estrada, na mesma direção e sentidos opostos. No instante de tempo t = 10
s, passam pelo mesmo referencial. Ao final de 20 s contados a partir do referencial, a distância
entre os automóveis, em metros será de:
a) 550
b) 850
c) 250.
d) 750.
e) 950.
Gabarito: (c)
Questão 4 – Lançamento Oblíquo
Com a marca 7,04 m logo em sua primeira tentativa na prova do salto em distância, Maurren
Maggi conquistou nas Olimpíadas de 2008 na China a primeira medalha de ouro individual
feminino do Brasil numa olimpíada. Supondo que no instante em que saltou, o vetor velocidade
de seu centro de massa estivesse num ângulo de 45° com a pista, o módulo de sua velocidade
(em km/h) no início do salto era de aproximadamente:
Dados:
;
a) 4,20
b) 8,39
c) 15,1
d) 16,8
e) 30,2
Dica: use a figura ao lado.
Gabarito: (b)
Comentários: Os lançamentos (horizontal, vertical ou oblíquo) devem ser tratados como
exemplos de MRU (na componente horizontal do movimento) e MRUV (na componente vertical
do movimento).
Não se preocupe em decorar fórmulas desnecessárias; aplique as equações de movimento na
vertical e na horizontal, lembrando que os movimentos são independentes, mas simultâneos, ou
seja, ocorrem no mesmo tempo.
Acompanhe atentamente a resolução do professor e faça as anotações que julgar necessário na
figura acima.
Questão 5 – Leis de Newton
(PSC – 2011) Um garoto lança verticalmente para cima um caroço de tucumã. Desprezando a
resistência do ar, assinale a alternativa que representa a(s) força(s) que age(m) sobre o caroço
no ponto mais alto de sua trajetória:
Gabarito: (a)
Comentário: Na resolução da questão anterior, a força que age em todo o movimento é a força
peso. O repouso instantâneo obtido no ponto mais alto da trajetória (repouso transiente) indica
apenas o momento onde há uma inversão de sinais da velocidade, havendo, ainda uma
aceleração agindo sobre o corpo.
Atenção: não confundir aceleração com velocidade!!!
Responda:
a) Um corpo pode ter velocidade nula, mas aceleração não nula? ____________
b) Um corpo pode ter velocidade não nula, mas aceleração nula? ____________
Questão 6 – Operações Vetoriais
(PSC – 2010) O diagrama de corpo livre de um objeto puxado por várias forças através de um
piso sem atrito está representado na figura. A intensidade da força resultante e o quadrante em
que a força se encontra são:
a)
b)
c)
d)
e)
15N; primeiro quadrante.
21N; terceiro quadrante.
7N; segundo quadrante.
5N; terceiro quadrante.
21N; primeiro quadrante.
Gabarito: (d)
Comentário: Faça a soma vetorial separadamente na
direção x e y. Ao final, se preciso, faça a soma vetorial
do resultante da direção x com o resultante da direção y
perpendicular ao anterior.
Questão 7 – Hidrostática
(PSC – 2010) Um bloco de aço é suspenso, verticalmente, por meio de um barbante amarrado a
um dinamômetro. Sendo W o peso do bloco no ar, ρ a densidade do bloco e ρágua a densidade da
água, qual a leitura observada no dinamômetro, quando o bloco é completamente mergulhado
numa vasilha com água?
a) W(1+ ρágua /ρ)
b) W(1- ρágua /ρ)
c) W(1- ρ/ ρágua)
d) W(1+ ρ/ ρágua)
e) W. ρágua /ρ
Dinamômetro
Dica: Desenhe, inicialmente, TODAS as forças que agem no conjunto.
Gabarito: (b)
Comentário: As questões de manipulação algébrica devem ser resolvidas usando apenas as
variáveis fornecidas pelo texto. Como a prova do PSC é uma prova objetiva, vale a pena analisar
as respostas em busca de alternativas absurdas, podendo estas serem descartadas no ato.
Analise, junto com o professor, as respostas dadas e verifique quais (e porquê) algumas
respostas podem ser descartadas.
Questão 8 - Desafio!
(PSC – 2008) Um cubo de ferro de 60 cm3 de volume e 400 gramas de massa é suspenso por um
fio, conforme indicado na figura. O cubo está em equilíbrio, imerso em um recipiente com água de
densidade 1000 kg/m3. A tensão no fio, em newtons, vale:
a) 2,8
b) 4,0
c) 3,4
d) 3,6
e) 4,4
Dica: Faça exatamente igual a questão anterior! Atenção às unidades.
Gabarito: (b)
Questão 9 – Leis de Newton – Peso aparente.
(PSC – 2008) Um elevador de massa M = 900 kg sobe com uma aceleração constante de 2,0
m/s2. No piso do elevador há uma pessoa de 60 kg, que se encontra sobre uma balança calibrada
em newtons, cuja massa é desprezível. A tração no cabo do elevador e a indicação na balança
valem respectivamente:
a)
b)
c)
d)
e)
9600 N e 600 N.
9000 N e 720 N.
7680 N e 600 N.
11520 N e 600 N.
11520 N e 720 N.
Gabarito: (e)
Comentários: Analise as forças que agem sobre o conjunto elevador-pessoa,
aplicando a 2ª lei de Newton, e na sequência, faça o mesmo na pessoa no seu
interior. Lembre-se que ambos, tanto o elevador quanto a pessoa devem
apresentar a mesma aceleração, logo ambos devem apresentar MRUV na
direção da aceleração.
Questão 10 – Trabalho e Energia
(PSC – 2011) Uma mesa de 10 kg é arrastada em linha reta numa superfície horizontal sob a
influência de uma força, cuja intensidade varia com a posição da forma indicada na figura a
seguir. O trabalho (em joules) exercido pela força quando a mesa se desloca da origem até o
ponto x = 10 m vale:
a) 30
b) 40
c) 45
d) 50
e) 55
Cálculos:
Gabarito: (e)
Comentários: O trabalho de uma força constante pode ser calculado usando-se a expressão:
onde F é o módulo da força que a tua sobre o corpo, θ o ângulo entre essa força e o
deslocamento e ∆S o módulo do deslocamento do objeto.
Caso a força que age sobre o corpo for variável com a posição, como o caso da força elástica,
deve-se calcular o trabalho por meio do gráfico da força pela posição. A área entre a curva e o
eixo horizontal (das posições) determina esse trabalho.
Questão 11 – Desafio!
(PSC – 2008) Um corpo de 8 kg é arrastado sobre uma superfície horizontal por uma força F cuja
intensidade varia com a posição, conforme o gráfico. O coeficiente de atrito cinético entre o corpo e a
superfície é 0,25.
Supondo a força na mesma direção do deslocamento,
podemos afirmar que o trabalho realizado pela força
F (N)
resultante sobre o corpo, ao ser deslocado de 0 a 60 m
vale, em joules:
60
20
60
X(m)
a) 2400
b) 3600
c) – 1200
d) 1800
e) 1600
Gabarito: (d)
Comentário: As forças já foram desenhadas abaixo. Forças a favor do movimento realizarão trabalho
positivo, mas forças opostas ao movimento, trabalho negativo. Basta fazer o saldo.
.
Questão 12 – Conservação da Energia Mecânica
(PSC – 2010) Um escorregador com água é construído tal que uma pessoa parta do repouso no
seu topo, e o deixe horizontalmente. Uma pessoa é observada atingir a água a 5,0 m de distância
do fim do escorregador, em 0,5 s após deixá-lo. Desprezando as forças resistivas, qual o valor de
H representado na figura?
a)
b)
c)
d)
e)
6,25m
1,25m
5,0m
4,25m
10,50m
Gabarito: (a)
Comentários: Durante a queda no escorregador, energia potencial gravitacional é parcialmente
transformada em energia cinética. O restante da energia potencial transformar-se-á em cinética
durante a queda livre, após o lançamento. Primeiramente, determine com o tempo de queda, a
altura h’ de onde a pessoa é arremessada pelo escorregador, e depois, a velocidade com ela sai
dali. Depois, usando a conservação da energia, calcule a altura h de queda no escorregador.
Lembre-se que H = h + h’
Questão 14 – Quantidade de Movimento.
(PSC – 2010) Um estudante em férias decide fazer um passeio de canoa num lago tranquilo.
Durante o passeio decide parar num bar que fica numa plataforma flutuante para tomar um
refrigerante. Ao encostar a proa da canoa na plataforma flutuante para sair percebe um problema.
Quando caminha da popa para a proa, a canoa se move em sentido contrário afastando-se do
flutuante, dificultando sua saída. Desprezando o atrito entre a canoa e a água, e supondo que o
estudante, com 70 kg de massa, tenha caminhado 3,0 m da popa para a proa da canoa (com 100
kg de massa), o afastamento (em metros) da canoa em
relação ao flutuante será de:
a) 1,0
b) 1,5
c) 2,0
d) 2,1
e) 3,0
Gabarito: (d)
Comentários: Aplique a conservação do momento linear,
sabendo que o sistema canoa + estudante estava inicialmente
em repouso. Use a figura ao lado, junto das instruções do
professor.
Questão 15 – Desafio!
(PSC – 2009) Por acidente, um prato de cerâmica cai verticalmente sobre o solo e se quebra
em três pedaços. Usando os dados mostrados na figura, as massas aproximadas dos pedaços
1 e 2, respectivamente, são: (Dado: sen 30°=1/2; cos30°=0,866)
a) 1,0kg e 2,0kg
c) 2,0kg e 3,0kg
e) 0,6kg e 0,9kg
b) 3,2kg e 5,3kg
d) 3,0kg e 2,0kg
Gabarito: (e)
Comentário: Nessa questão, deve-se aplicar a conservação
da quantidade de movimento nas duas dimensões: em x e y.
Para tanto, será necessário decompor a velocidade dos
fragmentos m1 e m2 nas direções x e y, respectivamente.
Um sistema linear de equações deve ser montada.