Nome - Instituto de Física / UFRJ

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Instituto de Física
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Segunda Prova de Física I –
2000/1 – Turma EQA
Nome:
Obs:
Obs:
Todas as questões têm o mesmo valor.
Em todas as questões em que for necessário considere a aceleração da gravidade como
dada e igual a 10m/s2.
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1a Questão
Um homem de 80 kg está parado na popa de um barco (também em repouso) de 100
kg e de 8,0 m de comprimento. Em determinado instante o homem inicia uma
caminhada em direção à proa com velocidade de 2,0 m/s em relação ao barco. O atrito
com a água é desprezível.
a) Enquanto o homem caminha, qual
a velocidade do centro de massa do
sistema homem-barco? Justifique
sua resposta.
b) Enquanto o homem caminha, qual
a velocidade (módulo e sentido) do
barco com relação a um ponto na
Terra? Justifique sua resposta.
2a Questão
Uma bola de massa m = 1,0 kg está amarrada a um fio de 0,9 m, e é solta quando ele
está na horizontal; veja a figura abaixo. Ao chegar na posição mais baixa, a bola
choca-se com um bloco de massa M = 2,0 kg, e ambos permanecem grudados após o
choque.
a) O momento linear do sistema bolabloco se conserva enquanto a bola
desce? Justifique.
b) O momento linear do sistema bolabloco se conserva durante o choque? Justifique.
c) A energia mecânica é a mesma
antes e depois do choque? Justifique.
d) A que altura o conjunto bola-bloco
subirá após o choque? Justifique.
m
M
3a Questão
Um cilindro de massa M e raio R (momento de inércia I = MR2/2) desce um plano
inclinado, como mostrado na figura abaixo. O ângulo que o plano faz com a
horizontal é , e os coeficientes de atrito estático e cinético são, respectivamente, e e
c. Suponha que o cilindro role sem deslizar.
a) Isole o cilindro e indique claramente as forças que nele atuam.
b) Calcule a aceleração do cilindro.
Justifique.
c) Obtenha a força de atrito. Justifique.
d) A energia mecânica é conservada?
Justifique.
e) Um aro cilíndrico de mesmos raio
e massa, se largado do mesmo
ponto, chegaria mais rápido à base
do plano inclinado? Justifique.

4a Questão
Um carrossel de massa M, raio R e momento de inércia I está em repouso, mas pode
girar sem atrito em torno do eixo vertical que passa por seu centro. Uma criança de
massa m corre numa linha reta, com uma velocidade vi tangente à borda da plataforma
(veja a figura abaixo), e pula para dentro do brinquedo, agarrando-se a uma das
hastes. Considerando os instantes de tempo imediatamente anterior e imediatamente
posterior ao salto, responda:
a) O momento linear do sistema
carrossel-criança se conserva? Por
quê?
b) A energia cinética do sistema
carrossel-criança se conserva? Por
quê?
c) O momento angular do sistema
carrossel-criança se conserva? Por
quê?
d) Obtenha a velocidade angular final
do carrossel. Justifique.