Módulo I

Complementos de Física
Claudia Regina Campos de Carvalho
________________________________________________________________________________________
Os exercícios podem ser entregues em dupla até o dia da prova. O conjunto total de
exercícios valerá 2 pontos no bimestre. A resolução de todos os exercícios deve ser
detalhada.
Exercícios de Trabalho e Potência
1. Uma caixa é deslocada de A para B, através de uma distância de 20 m, por uma força de
100 N, constante que forma um ângulo de 600 com a direção do deslocamento.
Desprezando a ação de forças dissipadoras, calcular o trabalho realizado por esta força.
Solução: 1000 J.
2. Um corpo de massa 20 kg é deslocado de uma distância de 50 metros por uma força de
60 N aplicada na direção do deslocamento. Sendo o coeficiente de atrito entre o corpo e
a superfície  = 0,2, calcular o trabalho realizado pela força resultante. Admitir g = 10
m/s2.
Solução: 1000 J.
3. Uma mola de constante elástica K = 30 N/m é esticada desde sua posição normal até a
posição em que seu comprimento aumentou de 40 cm. Qual o trabalho máximo
realizado?
Solução: 2,4 J.
4. Uma automóvel num trecho retilíneo e horizontal tem velocidade constante de 30 m/s,
apesar de atuar sobre ele uma força resistente total de intensidade 600 N. Qual deve ser
a potência necessária para mantê-lo em movimento?
Solução: 18 000 W.
5. Uma força constante de intensidade 34,64 N formando um ângulo de 300 com a direção
do deslocamento age sobre uma partícula num percurso de 40 metros. O trabalho
executado pela força é de aproximadamente
(a) 1000 J;
(b) 200 J;
-1-
Complementos de Física
Claudia Regina Campos de Carvalho
________________________________________________________________________________________
(c) 1200 J;
(d) 500 J;
(e) 1200 W.
Solução: alternativa c.
6. Uma pessoa levanta uma criança de massa 25 kg a uma altura de 2 metros, com
velocidade constante. Sendo g = 10 m/s2 qual foi o trabalho realizado?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
500 s;
50 J;
100 J;
500 J;
100 s.
Solução: alternativa d.
7. (FUC-MT) Um corpo de 60 kg é içado do terceiro para o quinto andar de um prédio.
Sabendo-se que a altura entre os andares é de 4 m, qual a potência desprendida pelos
homens que o içaram, uma vez que eles fizeram este trabalho em 10 s? (Sendo g = 10
m/s2)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
480 W;
480 J;
4800 W;
4 800 J;
4 800 Hz.
Solução: alternativa a.
-2-
Complementos de Física
Claudia Regina Campos de Carvalho
________________________________________________________________________________________
Exercícios de Energia
8. Qual a energia cinética de um corpo de massa 8 kg, no instante em que sua velocidade é
de 2 m/s?
Solução: 16 J.
9. Uma bala de massa 0,2 kg, atinge uma placa de madeira de 20 cm de espessura, com
velocidade de 40 m/s. A resistência total, que a placa opõe à penetração da bala, é
constante e igual a 200 N. Pergunta-se:
17. A bala atravessa a placa?
18. Em caso afirmativo, calcule a velocidade ao sair da placa.
Solução: (a) sim; (b) 34,64 m/s.
10. Um bloco de massa 5 kg desloca-se num plano horizontal sem atrito e colide com uma
mola de constante elástica 200 N/m. O bloco comprime a mola de 25 cm a contar da
posição inicial. Determine:
a) A energia potencial recebida pela mola;
b) Com que velocidade o bloco atingiu a mola.
Solução: (a) 6,25 J; (b) 1,58 m/s.
11. Numa máquina de Atwood, dois blocos, A (mA = 3 kg) e B (mB = 2 kg) são
abandonados da altura de 0,20 m com relação ao solo. Não há forças dissipativas.
Determine a velocidade dos blocos no instante em que A toca o solo.
Solução: 0,89 m/s.
12. (Fuvest-SP) Um ciclista desce uma ladeira, com forte vento contrário ao movimento.
Pedalando vigorosamente, ele consegue manter a velocidade constante. Pode-se, então,
afirmar que a sua:
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
energia cinética está aumentando;
energia cinética está diminuindo;
energia potencial gravitacional está aumentando;
energia potencial gravitacional está diminuindo;
energia potencial gravitacional é constante.
Solução: alternativa d.
-3-
Complementos de Física
Claudia Regina Campos de Carvalho
________________________________________________________________________________________
13. (PUC-SP) Um corpo de 2 kg de massa é abandonado de uma altura de 1 m sobre uma
mola vertical que tem uma extremidade presa ao solo. A constante elástica da mola é de
4000 N/m. Adotando o valor padrão da gravidade, a deformação máxima da mola é de
aproximadamente:
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
40 cm;
25 cm;
20 cm;
15 cm;
10 cm.
Solução: alternativa e.
14. (PUC-SP) Uma bola de massa 0, 5 kg é lançada verticalmente de baixo para cima com
velocidade inicial de 20 m/s. A altura atingida pela bola foi de 15 m. Supondo o valor
padrão para a aceleração da gravidade, houve uma perda de energia mecânica devido à
resistência do ar de:
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
100 J;
75 J;
50 J;
25 J;
zero.
Solução: alternativa d.
Exercícios de Temperatura e Dilatação
15. Complete o quadro, detalhando as contas envolvidas:
Celsius
200 oC
-5 oC
Fahrenheit
Kelvin
40 oF
400 K
Solução:
Celsius
200 oC
-5 oC
~ 4,4 oC
127 oC
50 oC
Fahrenheit
392 oF
23 oF
40 oF
260,6 oF
122 oF
Kelvin
473 K
268 K
~ 277,4 K
400 K
323 K
-4-
Complementos de Física
Claudia Regina Campos de Carvalho
________________________________________________________________________________________
17. O comprimento de um fio de aço é de 40 m a 22 oC. Determine o seu comprimento num
dia em que a temperatura é de 34 oC, sabendo que p coeficiente de dilatação linear do
aço é de 11x10-6 oC-1.
Solução: 40,005280 m.
18. Uma chapa de alumínio de formato circular, a 50 oC, tem no seu centro um furo circular
de 2 m de raio. Aquece-se a chapa a 100 oC. Determine a área do furo, a 100 oC,
sabendo que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é de 2,2x10-5 oC-1.
Solução: 4,0088 m2.
19. Um recipiente de vidro tem a 10 oC, volume interno de 200 ml. Determine o aumento
do volume interno deste recipiente quando o mesmo é aquecido até 60 oC. Dado: vidro =
3x10-6 oC-1.
Solução: 0,03 ml.
20. Um frasco de vidro cujo volume é de 300 cm3 a 10 oC, está completamente cheio de um
certo líquido. Quando se aquece o conjunto a uma temperatura de 140 oC, transbordam
2 cm3 do líquido. Sendo o coeficiente de dilatação volumétrica do frasco igual a
0,00027 oC-1, determine:
(a) O coeficiente de dilatação volumétrica aparente do líquido;
(b) O coeficiente de dilatação volumétrica real do líquido;
Solução: (a) 0,00005 oC-1, (b) 0,00032 oC-1 .
Exercícios de Calorimetria e Mudança de Fase
21. Qual é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 200 g de cobre de
10 oC a 80 oC. Considere o calor específico do cobre igual a 0,093 cal/g oC.
Solução: 1302 cal
22. Sejam 400 g de ferro à temperatura de 8 oC. Determine sua temperatura após ter cedido
1000 cal. Dado cCu = 0,110 cal/g oC.
Solução: -14,73 oC.
23. Colocam-se 400 g de cobre a 80 oC em um recipiente contendo 600 g de água a 22 oC.
Determine a temperatura de equilíbrio térmico, sabendo –se que cCu = 0,092 cal/g oC.
Solução: 25,35 oC.
-5-
Complementos de Física
Claudia Regina Campos de Carvalho
________________________________________________________________________________________
24. Um calorímetro de cobre de 60 g contém 25 g de água a 20 oC. É colocado nele, um
pedaço de alumínio de massa 120 g a 60 oC. Sendo cCu = 0,092 cal/g oC e cAl = 0,217
cal/g oC, determine a temperatura de equilíbrio térmico.
Solução: 38,42 oC
25. Num calorímetro de capacidade térmica desprezível, misturamos 400 g de água a 50 oC
e 300 g de gelo a –30 oC. Determine a massa de vapor de água a 150 oC que devemos
colocar no calorímetro para que a temperatura de equilíbrio térmico seja de 35 o. Dados:
cgelo = cvapor = 0,5 cal/g oC, LF = 80 cal/g; LV = 540 cal/g.
Solução: 52,38 g .
-6-