Exercícios de Física Dinâmica Leis de Newton – Energia Mecânica

Exercícios de Física
Dinâmica
Leis de Newton – Energia Mecânica
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01 - (FUVEST SP/2011) Um esqueitista treina em
uma pista cujo perfil está representado na figura
abaixo. O trecho horizontal AB está a uma altura
h = 2,4 m em relação ao trecho, também
horizontal, CD. O esqueitista percorre a pista no
sentido de A para D. No trecho AB, ele está com
velocidade constante, de módulo v = 4 m/s; em
seguida, desce a rampa BC, percorre o trecho CD,
o mais baixo da pista, e sobe a outra rampa até
atingir uma altura máxima H, em relação a CD. A
velocidade do esqueitista no trecho CD e a altura
máxima H são, respectivamente, iguais a
NOTE E ADOTE
g = 10 m/s2
Desconsiderar:
–
Efeitos dissipativos.
–
Movimentos do esqueitista em relação
ao esqueite.
02 - (UFF RJ/2011) Dois objetos feitos do mesmo
material repousam sobre um trecho sem atrito
de uma superfície horizontal, enquanto
comprimem uma mola de massa desprezível.
Quando abandonados, um deles, de massa
2,0 kg, alcança a velocidade de 1,0 m/s ao
perder o contato com a mola. Em seguida,
alcança um trecho rugoso da superfície,
passa a sofrer o efeito do atrito cinético e
percorre 0,5 m nesse trecho até parar.
a)
Qual o coeficiente de atrito cinético
entre esse bloco e o trecho rugoso da
superfície horizontal?
b)
Qual é a velocidade alcançada pelo 2º
bloco, de massa 1,0 kg, ao perder o
contato com a mola?
c)
Sabendo-se que a constante elástica da
mola é 6,0 x 104 N/m, de quanto a mola
estava comprimida inicialmente?
03 - (FATEC SP/2011) Leia o texto a seguir.
a)
5 m/s e 2,4 m.
b)
7 m/s e 2,4 m.
c)
7 m/s e 3,2 m.
d)
8 m/s e 2,4 m.
e)
8 m/s e 3,2 m.
PEIXES
ENSINAM
COMO
ELETRICIDADE EM ÁGUAS CALMAS
GERAR
Vibrações induzidas por vórtices são
ondulações que um objeto redondo ou
cilíndrico induz no fluxo de um fluido, seja
este a água ou o ar. A presença do objeto
induz mudanças no fluxo do fluido, criando
redemoinhos ou vórtices, que se formam em
um padrão nos lados opostos do objeto.
 Dinâmica
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Exercícios de Física
Dinâmica
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Os vórtices empurram e puxam o objeto
para a direita e para a esquerda,
perpendicularmente à corrente. Atualmente,
há um equipamento, batizado de Vivace, que
é capaz de gerar eletricidade utilizando
cursos de água que se movimentam a pouco
mais de 3 km/h.
A simples presença do Vivace, na corrente
de água, cria vórtices alternados acima e
abaixo dele. Os vórtices empurram e puxam
o cilindro para cima e para baixo ao longo de
suas molas. Essa energia mecânica é
utilizada para acionar um gerador que
produz a eletricidade.
Os peixes fazem isso o tempo todo, usando
as forças dos vórtices para se moverem de
forma eficiente.
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticia
s/noticia.php?
artigo=peixes-ensinam-como-gerareletricidade-em-aguascalmas&
id=010115081208 adaptado. Acesso em
14.03.2010)
É correto o que se afirma em
a)
II, apenas.
b)
I e II, apenas.
c)
I e III, apenas.
d)
II e III, apenas.
e)
I, II e III.
04 - (PUC RJ/2011) Um objeto, de massa m = 2,0
kg, é acelerado até atingir a velocidade v = 6,0
m/s sobre um plano horizontal sem atrito. Ele se
prepara para fazer a manobra de passar pelo aro
(loop) de raio R = 2,0 m. A região após o aro
possui um coeficiente de atrito cinético  = 0,30.
Considere g = 10 m/s2 e despreze a resistência do
ar.
De acordo com o texto são feitas as
seguintes afirmações:
I.
II.
a)
Os vórtices são ondulações que podem
ser utilizadas em meios aquáticos como
rios, marés e cachoeiras.
O objeto acima conseguirá realizar o
loop? Justifique.
b)
O processo de transformação de
energia, que ocorre no gerador, é de
energia cinética em energia elétrica.
Calcule a velocidade inicial mínima que
o objeto deve possuir de modo a fazer o
“loop” de modo seguro.
c)
Dado um objeto que tenha a velocidade
mínima calculada no item (b), qual seria
a distância que o mesmo percorreria
após passar pelo aro?
III. Essa nova forma de exploração de
energia depende apenas das vibrações
induzidas pelos redemoinhos, não
dependendo de ondas, marés ou
quedas d´água.
05 - (FGV/2011) Em festas de aniversário, um
dispositivo bastante simples arremessa confetes.
 Dinâmica
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A engenhoca é constituída essencialmente por
um tubo de papelão e uma mola helicoidal
comprimida. No interior do tubo estão
acondicionados os confetes. Uma pequena torção
na base plástica do tubo destrava a mola que, em
seu processo de relaxamento, empurra, por 20
cm, os confetes para fora do dispositivo.
traseiros. No entanto, existem registros de
acidentes em que os sobreviventes foram apenas
os passageiros da frente, que estavam utilizando
o cinto de segurança.
a)
Considere um carro com velocidade v =
72km/h que, ao colidir com um
obstáculo, é freado com desaceleração
constante até parar completamente
após t = 0,1s. Calcule o módulo da
força que o cinto de segurança exerce
sobre um passageiro com massa m =
70kg durante a colisão para mantê-lo
preso no banco até a parada completa
do veículo.
b)
Um passageiro sem o cinto de
segurança pode sofrer um impacto
equivalente ao causado por uma queda
de um edifício de vários andares.
Considere que, para uma colisão como a
descrita acima, a energia mecânica
associada ao impacto vale E = 12kJ.
Calcule a altura de queda de uma
pessoa de massa m = 60kg, inicialmente
em repouso, que tem essa mesma
quantidade de energia em forma de
energia cinética no momento da colisão
com o solo.
Ao serem lançados com o tubo na posição
vertical, os confetes atingem no máximo 4
metros de altura, 20% do que conseguiriam
se não houvesse a resistência do ar.
Considerando que a porção de confetes a ser
arremessada tem massa total de 10 g, e que
a aceleração da gravidade seja de 10 m/s2, o
valor da constante elástica da mola utilizada
é, aproximadamente, em N/m,
a)
10.
b)
20.
c)
40.
GABARITO:
d)
50.
1) Gab: E
e)
100.
2) Gab: a) A força de atrito é Fat = μ N, onde μ é o
coeficiente de atrito cinético e N é a normal.
Como há equilíbrio na direção vertical, a
resultante nesta direção é nula e a normal
tem módulo igual ao peso: N = mg.
06 - (UNICAMP SP/2011) A importância e a
obrigatoriedade do uso do cinto de segurança
nos bancos dianteiros e traseiros dos veículos
têm sido bastante divulgadas pelos meios de
comunicação. Há grande negligência
especialmente quanto ao uso dos cintos
A força de atrito tem sentido oposto ao
deslocamento (de módulo d), portanto
realiza trabalho negativo.
 Dinâmica
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A energia cinética final depois do
deslocamento d é nula.
– μ m g d = 0 – ½ m v2
μ = v2 / (2 g d) = 1 / (2 x 10 x 0,5) = 1 / 10
= 0,1
b)
a velocidade alcançada pelo 2º bloco ao
perder contato com a mola tem módulo
2 m/s e sentido oposto ao da velocidade
do 1º bloco.
c)
X = 10–2 m = 1,0 cm
3) Gab: D
4) Gab: a) O objeto não passará pelo aro, fazendo
o “loop”, pois ele necessita ter uma energia
cinética maior que a energia potencial no
topo do loop; mg(2R) < ½ mv2 → v2 > 4gR =
80 → v > 8,9 m/s. Como a velocidade do
objeto é 6,0 m/s, este não passará pelo aro.
b)
vi = 10,0 m/s
c)
d = 16,7 m.
5) Gab: E
6) Gab: a) Rm = 14000N
b)
h = 20m
 Dinâmica
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