Colégio Anchieta-Fisíca - EXERCICIOS - paradagarrido

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ESPECÍFICAS
PROFESSOR: Welton
DISCIPLINA: Física
Curso e Colégio Anchieta
01 (UFPR 2010)- Na cobrança de uma falta durante uma partida de futebol, a bola, antes do chute, está a uma
distância horizontal de 27 m da linha do gol. Após o chute, ao cruzar a linha do gol, a bola passou a uma altura de
1,35 m do chão quando estava em movimento descendente, e levou 0,9 s neste movimento. Despreze a
resistência do ar e considere g = 10 m/s2.
a) Calcule o módulo da velocidade na direção vertical no instante em que a bola foi chutada.
b) Calcule o ângulo, em relação ao chão, da força que o jogador imprimiu sobre a bola pelo seu chute.
c) Calcule a altura máxima atingida pela bola em relação ao solo.
02 (UFPR 2010)- A humanidade usa a energia dos ventos desde a antiguidade, através do uso de barcos a vela e
moinhos de vento
para moer grãos ou bombear água. Atualmente, a preocupação com o meio ambiente, a necessidade de
energias
limpas e renováveis e o desenvolvimento da tecnologia fizeram com que a energia eólica despertasse muito
interesse, sendo considerada como parte da matriz energética de muitos países. Nesse caso, a energia cinética
dos ventos é convertida em energia de movimentação das pás de uma turbina que está acoplada a um gerador
elétrico. A partir da rotação da turbina a conversão de energia é semelhante à das usinas hidroelétricas.
Considere uma turbina que gera a potência de 2MW e cujo rotor gira com velocidade constante de 60 rpm.
a) Considerando que cada pá da turbina tem um comprimento de 30 m, calcule o módulo da velocidade tangencial de
um
ponto na extremidade externa da pá.
b) Calcule o módulo aceleração centrípeta desse ponto.
c) Se a energia gerada pela turbina for armazenada numa bateria, determine a energia armazenada
em duas horas de funcionamento.
03 (UFPR 2010)- Considere a seguinte experiência: coloca-se, por um longo período de tempo, dois objetos
de massas diferentes em contato entre si, de modo que suas temperaturas fiquem iguais. Em seguida, os
objetos são separados e cada um
deles é aquecido, de modo a receber uma mesma quantidade de calor Q. A temperatura final dos dois objetos
será a mesma? Justifique a sua resposta.
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04 (UFPR 2010)- Com o objetivo de analisar a deformação de uma mola, solta-se, a partir do repouso e de uma
certa altura, uma esfera de massa m = 0,1 kg sobre essa mola, de constante elástica k = 200 N/m, posicionada
em pé sobre uma superfície. A deformação máxima causada na mola pela queda da esfera foi 10 cm.
Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² e despreze a massa da mola e o atrito com o ar.
a) Determine o módulo e a orientação das forças que atuam sobre a esfera no instante de máxima deformação da
mola.
b) Determine o módulo e a orientação da força resultante sobre a esfera no instante de máxima deformação da mola.
c) Determine o módulo e o sentido da máxima aceleração sofrida pela esfera.
d) Determine a força normal exercida pelo solo sobre a mola no instante de sua máxima deformação.
05 (UFPR 2009)- Uma força, cujo módulo F varia com o tempo t conforme o gráfico abaixo, atua sobre um objeto
de massa 10 kg. Nesse gráfico, valores negativos para F indicam uma inversão de sentido, em relação àquele
dos valores positivos. Com base nesses dados e considerando que em t = 0 o objeto está em repouso,
determine a sua velocidade depois de transcorridos 3 s.
06 (UFPR 2009)- Um objeto esférico de massa 1,8 kg e densidade 4,0 g/cm 3, ao ser completamente imerso em
um líquido, apresenta um peso aparente de 9,0 N. Considerando a aceleração da gravidade com módulo igual a
g, faça o que se pede:
a) Determine o valor da densidade desse líquido.
b) Indique qual princípio físico teve que ser utilizado, necessariamente, na resolução desse problema.
07 (UFPR 2009)- Para melhor compreender um resultado experimental, quase sempre é conveniente a
construção de um gráfico com os dados obtidos. A tabela abaixo contém os dados da velocidade v de um
carrinho em movimento retilíneo, em diferentes instantes t, obtidos num experimento de mecânica.
a) Com os dados da tabela acima, faça um gráfico com t (s) representado no eixo x e v (m/s) representado no
eixo y. Utilize a
região quadriculada a seguir. (Cada quadrícula tem 0,5 cm de lado.)
b) Com base no gráfico do item (a), descreva o movimento do carrinho.
08 (UFPR 2009)- Uma montanhista utiliza em suas escaladas uma caneca com massa igual a 100 g e feita de um
material com calor específico de 910 J/(kg.ºC). Num certo momento, ela coloca 200 g de chá à temperatura
inicial de 80 ºC em sua caneca, que se encontra à temperatura ambiente de 10 ºC. Despreze a troca de calor com
o ambiente e considere que o calor específico do chá é igual ao da água, isto é, 1,0 cal/(g.ºC). Determine a
temperatura do chá após o sistema ter atingido o equilíbrio térmico.
09 (UFPR 2009)- Uma corrente composta por cinco elos está presa ao teto por meio de um barbante, conforme
mostra a figura.
A massa de cada elo é de 200 g.
a) Faça um diagrama de forças para o terceiro elo, identificando cada uma das forças que atuam sobre ele.
b) Calcule o módulo de todas as forças que estão atuando nesse terceiro elo.
10 (UFPR 2008)- Um garoto brinca em uma piscina com uma bola de borracha de 0,2 kg e raio 5 cm. Em um
determinado momento, o garoto submerge a bola com as duas mãos, tal que seu centro fica a 0,3 m abaixo da
superfície, e depois a libera, afastando as duas mãos simultaneamente. A partir desse momento, a bola
apresenta um movimento vertical.
Considerando a densidade da água igual a 1 × 103 kg/m3 e desprezando a resistência da água e do ar, determine
a altura a que se elevará o centro da bola acima da superfície da água.
11 (UFPR 2008) - Em um laboratório, a porta de um pequeno freezer teve de ser removida para conserto e no
lugar dela, como improviso, colocou-se uma tampa de isopor de 5,0 cm de espessura e área de 0,35 m 2, que
fechou completamente o freezer. A temperatura no interior do freezer era de -10 °C e a temperatura do
laboratório era de 25 °C. Considere a condutividade térmica do isopor igual a 0,020 W/(m.°C). Determine a
quantidade de calor transferido pela tampa de isopor durante 30 min, que foi o tempo para consertar a porta.
12 (UFPR 2008)- Na construção de um prédio, os operários utilizam um pequeno motor, associado a uma
roldana e corda, para transportar objetos pesados para as partes mais altas. Suponha que em dada situação
seja necessário elevar a uma altura de 27,5 m um recipiente contendo reboco cuja massa total seja igual a 38
kg. Despreze a massa da corda e considere que 1hp é igual a 746W. Calcule o tempo, em segundos, para
levantar esse recipiente a uma velocidade constante se o motor tiver 5 hp.
13 (UFPR 2008)- Um dos estudos feitos por Galileu trata do movimento de corpos em queda livre. Considere um
objeto que cai em queda livre de uma altura inicial de n metros, a partir do repouso, num local onde a
aceleração da gravidade é g.
Deduza uma expressão literal para o tempo necessário para esse objeto percorrer o último metro do seu trajeto.
Observe que a expressão deve ser dada em termos de n e g somente.
14 (UFPR 2007) - Um experimento de cinemática, utilizado em laboratórios de Física, consiste de um longo
trilho retilíneo sobre o qual pode deslizar um carrinho. Esse sistema é montado de tal forma que o atrito entre o
trilho e o carrinho pode ser desprezado. Suponha que um estudante mediu para alguns instantes a posição
Correspondente do carrinho, conforme anotado na tabela abaixo:
t1 = 7 s
x1 = 70 cm
t2 = 9 s
t3 = 13 s
x2 = 80 cm
x3 = 160 cm
Considere que nesse experimento o carrinho move-se com aceleração constante.
a) Deduza uma equação para a aceleração do carrinho em função dos dados disponíveis, apresentando-a na forma
literal.
b) Calcule o valor da aceleração utilizando a equação deduzida no item a e os dados medidos.
c) Calcule a posição e a velocidade do carrinho no instante t = 0.
15 (UFPR 2007) - Uma caixa se movimenta sobre uma superfície horizontal e, quando sua velocidade tem
módulo 10 m/s, passa a subir uma rampa, conforme indicado na figura. Sabendo que o coeficiente de atrito
entre o bloco e o material da rampa é 0,75, calcule até que altura, em relação à superfície horizontal, a caixa irá
subir nessa rampa.
16 (UFPR 2007)- O gráfico abaixo relaciona o volume específico da água em função da temperatura. Com base
nesse gráfico, que conclusões você pode tirar sobre o comportamento da água nessa faixa de temperatura?
Cite e comente uma situação observada na natureza que pode ser explicada a partir desse comportamento da
água.
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17 (UFPR 2007)- No passado, muitos acidentes ferroviários eram causados por projetos malfeitos, que não
consideravam a junta de dilatação mínima nas emendas dos trilhos de aço da estrada de ferro. Em geral, os
trilhos de uma ferrovia têm um comprimento de 15 m e são instalados sobre os dormentes quando a
temperatura é de 23 ºC. Em um dia ensolarado de verão, a temperatura dos trilhos pode atingir 53 ºC. Para essa
situação, calcule qual deve ser a junta de dilatação mínima entre os trilhos, de modo a evitar que as
extremidades de dois trilhos consecutivos se toquem e se deformem, podendo ocasionar um acidente. (Dado:
αaço=10x10-6 K-1)
18 - Um bloco de borracha de massa 5,0 kg está em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. O gráfico
representa como varia a força de atrito sobre o bloco quando sobre ele atua uma força F de intensidade variável
paralela à superfície.
Determine o coeficiente de atrito estático entre a borracha e a superfície, e a aceleração adquirida pelo bloco
quando a intensidade da força F atinge 30N.
19 - Dois blocos idênticos, A e B, se deslocam sobre uma mesa plana sob ação de uma força de 10N, aplicada
em A, conforme ilustrado na figura.
Se o movimento é uniformemente acelerado, e considerando que o coeficiente de atrito cinético entre os blocos
e a mesa é ˜ = 0,5, a força que A exerce sobre B é:
a) 20N.
d) 5N.
b) 15N.
e) 2,5N.
c) 10N.
20 - A figura mostra um bloco de massa m subindo uma rampa sem atrito, inclinada de um ângulo š, depois de
ter sido lançado com uma certa velocidade inicial.
Desprezando a resistência do ar,
a) faça um diagrama vetorial das forças que atuam no bloco e especifique a natureza de cada uma delas.
b) determine o módulo da força resultante no bloco, em termos da massa m, da aceleração g da gravidade e do ângulo
θ. Dê a direção e o sentido dessa força.
21
- Um automóvel percorre dois terços de um determinado percurso retilíneo com velocidade constante de 100km/h e o
trecho restante com velocidade constante de 50km/h. Determine sua velocidade média no percurso total.
22
- Baseando nas propriedades gráficas do diagrama velocidade por tempo no movimento uniforme, demonstre que
função horária deste movimento é dada por s = so+vot + at²/2.
v(m/s)
v
vo
t(s)
23
- Utilizando-se das equações da posição e a da velocidade no movimento uniformemente variado, determine a
equação de Torricelli.
24 – Deduza a equação do módulo do vetor resultante dos dois vetores abaixo.
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