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1. A figura a seguir mostra um carro fazendo uma
curva horizontal plana, de raio R = 50 m, em uma
estrada asfaltada. O módulo da velocidade do carro é
constante e suficientemente baixo para que se possa
desprezar a resistência do ar sobre ele.
1 - Cite as forças que atuam sobre o carro e desenhe,
na figura, vetores indicando a direção e o sentido de
cada uma dessas forças.
2 - Supondo valores numéricos razoáveis para as
grandezas envolvidas, determine a velocidade que o
carro pode ter nessa curva.
3 - O carro poderia ter uma velocidade maior nessa
curva se ela fosse inclinada. Indique, nesse caso, se a
parte externa da curva, ponto A, deve ser mais alta ou
mais baixa que a parte interna, ponto B. Justifique sua
resposta.
Considerando desprezível o atrito entre o gelo e a
superfície interna da tigela e sendo g=10m/s2, é
correto afirmar que a velocidade do cubo, ao chegar
ao fundo da tigela:
a) Atinge um valor máximo de 30m/s.
b) Assume o valor máximo de 3m/s.
c) Tem sempre o mesmo valor, qualquer que seja o
raio da tigela.
d) Não ultrapassa o valor de 1m/s.
e) Será maior, quanto maior for a massa do cubo de
gelo.
4. Desprezando-se qualquer tipo de
adotando-se g=10m/s2, um corpo
abandonado do repouso no ponto A
figura, e se desloca segundo as leis
estudadas na Física.
resistência e
de 100g é
do trilho da
da natureza
2. Em uma estrada, um automóvel de 800 kg com
velocidade constante de 72km/h se aproxima de um
fundo de vale, conforme esquema a seguir.
Dado: g=10 m/s2
Sabendo que o raio de curvatura nesse fundo de vale
é 20m, a força de reação da estrada sobre o carro é,
em newtons, aproximadamente,
a) 2,4.105
b) 2,4.104
c) 1,6.104
d) 8,0.103
e) 1,6.103
3. Um cubo de gelo de massa a 100g é abandonado a
partir do repouso da beira de uma tigela hemisférica
de raio 45cm.
O corpo exerce no ponto B do trilho uma força de
intensidade:
a) 9,0 N
b) 5,0 N
c) 4,5 N
d) 1,0 N
e) 0,5 N
No ponto C do trilho:
a) o corpo não chegará, devido ao princípio da
conservação da energia.
b) a velocidade do corpo é 3,0 m.s-1
c) a velocidade do corpo é 4,5 m.s-1
d) a velocidade do corpo é 5,0 m.s-1
e) a velocidade do corpo é 9,0 m.s-1
5. Um avião de brinquedo é posto para girar num
plano horizontal preso a um fio de comprimento
4,0m. Sabe-se que o fio suporta uma força de tração
horizontal máxima de valor 20N. Sabendo-se que a
massa do avião é 0,8kg, a máxima velocidade que
pode ter o avião, sem que ocorra o rompimento do
fio, é
a) 10 m/s
b) 8 m/s
c) 5 m/s
d) 12 m/s
e) 16 m/s
a) 1,6
b) 4,0
c) 5,0
d) 8,0
e) 16
8. Um carro consegue fazer uma curva plana e
horizontal, de raio 100m, com velocidade constante
de 20m/s. Sendo g = 10m/s2, o mínimo coeficiente de
atrito estático entre os pneus e a pista deve ser:
a) 0,20
b) 0,25
c) 0,30
d) 0,35
e) 0,40
9. A figura a seguir mostra um pêndulo de peso P,
preso a um fio inextensível. O pêndulo é abandonado
do ponto A, no qual o fio se encontra na horizontal, e
se movimenta para baixo, passando pelo ponto B, que
é o ponto mais baixo da trajetória.
6. Um carrinho de montanha russa parte do repouso
do ponto A e percorre a pista sem atrito,
esquematizada a seguir.
Dado: g=10 m/s2
Desprezando-se forças de resistência, o valor da
tração T no fio ao passar pelo ponto B é:
a) T = P
b) T = 2P
c) T = 3P
d) T = P/3
e) T = P/2
A máxima altura h do ponto A, em metros, para que o
carrinho passe por B, cujo raio de curvatura é 10m,
sem perder o contato com a pista é
a) 5,0
b) 8,0
c) 10
d) 12
e) 15
7. Uma pedra, presa a um barbante, está girando num
plano horizontal a 5,0m de altura, quando ocorre a
ruptura do barbante. A partir desse instante, o
componente horizontal do deslocamento da pedra até
que ela atinja o solo é de 8,0m. Adote g = 10m/s2 e
despreze a resistência do ar. A velocidade da pedra no
instante de ruptura do barbante tem módulo, em m/s,
10. Uma atração muito popular nos circos é o "Globo
da Morte", que consiste numa gaiola de forma
esférica no interior da qual se movimenta uma pessoa
pilotando uma motocicleta. Considere um globo de
raio R = 3,6m.
a) Faça um diagrama das forças que atuam sobre a
motocicleta nos pontos A, B, C e D indicados na figura
adiante, sem incluir as forças de atrito. Para efeitos
práticos, considere o conjunto piloto + motocicleta
como sendo um ponto material.
a) A força centrípeta no carro.
b) A força normal.
(Dado: g = 10 m/s2)
13. Um objeto percorre uma circunferência em
movimento circular uniforme. A força resultante
sobre esse objeto:
a) é nula, porque não há aceleração.
b) é dirigida para o centro.
c) é tangente à velocidade do objeto.
d) tem sentido contrário ao da velocidade.
b) Qual a velocidade mínima que a motocicleta deve
ter no ponto C para não perder o contato com o
interior do globo?
11. A figura representa uma roda-gigante que gira
com velocidade angular constante em torno do eixo
horizontal fixo que passa por seu centro C.
Numa das cadeiras há um passageiro, de 60kg de
massa, sentado sobre uma balança de mola
(dinamômetro), cuja indicação varia de acordo com a
posição do passageiro. No ponto mais alto da
trajetória o dinamômetro indica 234N e no ponto
mais baixo indica 954N.
Considere a variação do comprimento da mola
desprezível quando comparada ao raio da roda.
Calcule o valor da aceleração local da gravidade.
14. Como mostra a figura, um bloco de massa m = 3,0
kg, preso por um fio a um prego C, desliza em
movimento circular de raio constante R = 6,0 m, sobre
uma superfície rugosa horizontal.
O coeficiente de atrito cinético μc = 0,7 e o módulo da
aceleração da gravidade g = 10,0 m/s2. Sabendo-se
que a força de atrito é oposta ao movimento, calcule,
no momento em que a velocidade do corpo vale 4,0
m/s:
a) a tensão no fio
b) a aceleração tangencial
15. Observe o fenômeno indicado na tirinha a seguir.
12. Um carro de massa m = 1000 kg com velocidade
escalar constante de 72 km/h trafega por uma pista
horizontal quando passa por uma grande ondulação,
conforme figura a seguir e mantém a mesma
velocidade escalar. Considerando que essa ondulação
tenha o formato de uma circunferência de raio R = 50
m. Calcule, no ponto mais alto da pista:
A força que atua sobre o peso e produz o
deslocamento vertical da garrafa é a força
a) de inércia.
b) gravitacional.
c) de empuxo.
d) centrípeta.
e) elástica.
16. Sob a ação de uma força constante, um corpo de
massa m = 4,0 kg adquire, a partir do repouso, a
velocidade de 10 m/s.
a) Qual é o trabalho realizado por essa força?
b) Se o corpo se deslocou 25 m, qual o valor da força
aplicada?
17. Uma força F paralela à trajetória de seu ponto de
aplicação varia com o deslocamento de acordo com a
figura a seguir. Qual é o trabalho realizado pela força
F no deslocamento de 1 a 5 m?
20. Um pêndulo é constituído de uma esfera de massa
2,0 kg, presa a um fio de massa desprezível e
comprimento 2,0 m, que pende do teto conforme
figura a seguir. O pêndulo oscila formando um ângulo
máximo de 60° com a vertical.
a) 100 J
b) 20 J
c) 12 J
d) 15 J
e) 10 J
Nessas condições, o trabalho realizado pela força de
tração, que o fio exerce sobre a esfera, entre a
posição mais baixa e mais alta, em joules, vale
a) 20
b) 10
c) zero
d) - 10
e) – 20
18. Um corpo de massa 5 kg é retirado de um ponto A
e levado para um ponto B, distante 40 m na horizontal
e 30 m na vertical traçadas a partir do ponto A. Qual é
o módulo do trabalho realizado pela força peso?
a) 2500 J
b) 2000 J
c) 900 J
d) 500 J
e) 1500 J
21. Um objeto de 20 kg desloca-se numa trajetória
plana retilínea de acordo com a equação:
S = 10 + 3 t + t2, onde s é medido em metros e t em
segundos.
a) Qual a expressão da velocidade do objeto no
instante t?
b) Calcule o trabalho realizado pela força resultante
que atua sobre o corpo durante um deslocamento de
20 m.
19. Na figura, sob a ação da força de intensidade F = 2
N, constante, paralela ao plano, o bloco percorre 0,8
m ao longo do plano com velocidade constante.
Admite-se g = 10 m/s2, despreza-se o atrito e são
dados: sen 30° = cos 60° = 0,5 e cos 120° = - 0,5.
22. Um corpo de massa 10 kg é puxado por uma mola
de constante elástica K = 100 N/m. O comprimento
natural é 2 m. Qual é o trabalho realizado pela força
elástica para deslocar o corpo da posição x = 10 m
para a posição x = 4 m?
Determine:
a) a massa do bloco;
b) o trabalho realizado pelo peso do bloco, nesse
percurso.
a) 6000 J
b) 250 J
c) 3000 J
d) 500 J
e) 125 J
23. Um objeto de 8,0kg está sujeito à força resultante
F, aplicada na mesma direção e no mesmo sentido do
movimento. O módulo da força ù, variável em função
da posição x, está representado no gráfico.
26. Sabendo que um corredor cibernético de 80 kg,
partindo do repouso, realiza a prova de 200 m em 20 s
mantendo uma aceleração constante de a = 1,0 m/s2,
pode-se afirmar que a energia cinética atingida pelo
corredor no final dos 200 m, em joules, é:
a) 12000
b) 13000
c) 14000
d) 15000
e) 16000
27. Com base na figura a seguir, calcule a menor
velocidade com que o corpo deve passar pelo ponto A
para ser capaz de atingir o ponto B. Despreze o atrito
e considere g = 10 m/s2.
Sabe-se ainda que o trabalho realizado pela força F é
de 300J no deslocamento de 40m, indicado no gráfico,
e que a velocidade do objeto é de 10m/s quando x =
40m.
O valor máximo da força F nesse deslocamento é, em
newtons,
a) 12
b) 11
c) 10
d) 9,0
e) 8,0
28. A figura representa um pêndulo balístico usado
em laboratórios didáticos.
24. Uma criança de 20kg parte do repouso no topo de
um escorregador a 2,0m de altura. Sua velocidade
quando chega à base é de 6,0m/s. Qual foi o módulo
do trabalho realizado pelas forças de atrito, em
joules?
25. Uma bola de tênis, de massa igual a 100 g, é
lançada para baixo, de uma altura h, medida a partir
do chão, com uma velocidade inicial de 10 m/s.
Considerando g = 10 m/s2 e sabendo que a velocidade
com que ela bate no chão é de 15 m/s, calcule:
a) o tempo que a bola leva para atingir o solo;
b) a energia cinética da bola ao atingir o solo;
c) a altura inicial do lançamento h.
A esfera disparada pelo lançador se encaixa em uma
cavidade do bloco preso à haste - em conseqüência
ambos sobem até ficarem presos por atrito em uma
pequena rampa, o que permite medir o desnível
vertical h do centro de massa do pêndulo (conjunto
bloco-esfera) em relação ao seu nível inicial. Um aluno
trabalha com um equipamento como esse, em que a
massa da esfera é me = 10 g, a massa do bloco é me =
190 g e a massa da haste pode ser considerada
desprezível. Em um ensaio experimental, o centro de
massa do conjunto bloco-esfera sobe h = 10 cm.
a) Qual a energia potencial gravitacional adquirida
pelo conjunto bloco-esfera em relação ao nível inicial?
b) Qual a velocidade da esfera ao atingir o bloco?
Suponha que a energia mecânica do conjunto
blocoesfera se conserve durante o seu movimento e
adote g = 10 m/s2.
29. A figura mostra o instante em que uma esfera de 4
kg é abandonada do repouso, da posição P, e cai
sobre a mola ideal de constante elástica 2.102 N/m. O
maior valor da velocidade atingida por essa esfera, no
seu movimento descendente, é
a) 3 m/s
b) 4 m/s
c) 5 m/s
d) 6 m/s
e) 7 m/s
30. Como mostra a figura, um bloco de massa m =
3,0kg, inicialmente em repouso, é arrastado
horizontalmente, sem atritos, por uma força F =
12,0N, durante um intervalo de tempo t = 5,0s.
Calcule:
a) a sua velocidade e a sua energia cinética ao final
dos 5,0 s.
b) o seu deslocamento e o trabalho realizado pela
força F durante os 5,0 s.