1º ano FÍSICA

1º ano
FÍSICA
Prof. Márcio Marinho
IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO
1º) Um ciclista, juntamente com sua bicicleta, tem massa de 80
kg. Partindo do repouso de um ponto do velódromo, ele acelera
com aceleração escalar constante de 1,0 m/s². Calcule o
módulo da quantidade de movimento do sistema ciclistabicicleta decorridos 20 s da partida.
2º) Considere duas partículas A e B em movimento com
quantidades de movimento constantes e iguais. É
necessariamente correto que:
a) as trajetórias de A e B são retas divergentes.
b) as velocidades de A e B são iguais.
c) as energias cinéticas de A e B são iguais.
d) se a massa de A for o dobro da de B, então, o módulo da
velocidade de A será metade do de B.
e) se a massa de A for o dobro da de B, então, o módulo da
velocidade de A será o dobro do de B.
3º) Uma partícula de massa 8,0 kg desloca-se em trajetória
retilínea, quando lhe é aplicada, no sentido do movimento, uma
força resultante de intensidade 20 N. Sabendo que no instante
de aplicação da força a velocidade da partícula valia 5,0 m/s,
determine:
a) o módulo do impulso comunicado à partícula, durante 10 s
de aplicação da força;
b) o módulo da velocidade da partícula ao fim do intervalo de
tempo referido no item anterior.
4º) Uma bola de bilhar de massa 0,15 kg, inicialmente em
repouso, recebeu uma tacada numa direção paralela ao plano
da mesa, o que lhe imprimiu uma velocidade de módulo 4,0
m/s. Sabendo que a interação do taco com a bola durou 1,0 ·
10–2 s, calcule:
a) a intensidade média da força comunicada pelo taco à bola;
b) a distância percorrida pela bola, enquanto em contato com o
taco.
5º) (Cefet-MG) Um corpo de massa m = 10 kg se movimenta
sobre uma superfície horizontal perfeitamente polida, com
velocidade escalar v0 = 4,0 m/s, quando uma força constante
de intensidade igual a 10 N passa a agir sobre ele na mesma
direção do movimento, porém em sentido oposto. Sabendo que
a influência do ar é desprezível e que quando a força deixa de
atuar a velocidade escalar do corpo é v = –10 m/s, determine o
intervalo de tempo de atuação da força.
6º) Um corpo de massa 38 kg percorre um eixo orientado com
velocidade escalar igual a 15 m/s. No instante t0 = 0, aplica-se
sobre ele uma força resultante cujo valor algébrico varia em
função do tempo, conforme o gráfico seguinte:
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7º) Um carrinho de massa 2,0 kg encontra-se inicialmente em
repouso sobre um plano horizontal sem atrito. A partir do
instante t0 = 0, passa a agir sobre ele uma força F de direção
constante, paralela ao plano, cujo valor algébrico é dado em
função do tempo, conforme o gráfico abaixo:
8º) Uma partícula percorre certa trajetória em movimento
uniforme.
a) Podemos afirmar que a energia cinética da partícula é
constante?
b) Podemos afirmar que a quantidade de movimento da
partícula é constante?
9º) (Ufam) Um menino faz girar uma pedra presa a uma haste
rígida e de massa desprezível de maneira que ela descreva um
movimento circular uniforme num plano vertical, num local onde
a aceleração da gravidade é constante. Sobre esse movimento,
considere as seguintes grandezas relacionadas com a pedra:
I. Quantidade de movimento.
II. Energia potencial de gravidade.
III. Energia cinética.
IV. Peso
Dentre essas grandezas, as que variam, enquanto a pedra
realiza seu movimento, são:
a) apenas I e IV.
b) apenas I e II.
c) apenas II e III.
d) apenas III e IV.
e) apenas I e III.
10º) Uma formiga F sobe com velocidade escalar constante a
“rosca” de um grande parafuso, colocado de pé sobre um solo
plano e horizontal, como indica a figura. Em relação a um
referencial no solo, podemos afirmar que:
a) as energias cinética e potencial de gravidade da formiga
permanecem constantes.
b) a energia cinética e a quantidade de movimento da formiga
permanecem constantes.
c) a energia cinética da formiga permanece constante, mas sua
energia potencial de gravidade aumenta.
d) a quantidade de movimento da formiga permanece
constante, mas sua energia potencial de gravidade aumenta.
e) a energia mecânica total da formiga permanece constante.
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11º) A um pequeno bloco que se encontra inicialmente em
repouso sobre uma mesa horizontal e lisa aplica-se uma força
constante, paralela à mesa, que lhe comunica uma aceleração
de 5,0 m/s2. Observa-se, então, que, 4,0 s após a aplicação da
força, a quantidade de movimento do bloco vale 40 kg m/s.
Calcule, desprezando o efeito do ar, o trabalho da força referida
desde sua aplicação até o instante t = 4,0 s.
12º) Uma partícula de massa igual a 2,0 kg, inicialmente em
repouso sobre o solo, é puxada verticalmente para cima por
uma força constante F , de intensidade 30 N, durante 3,0 s.
Adotando g = 10 m/s² e desprezando a resistência do ar, calcule
a intensidade da velocidade da partícula no fim do citado
intervalo de tempo.
13º) (Unicamp-SP) As histórias de super-heróis estão sempre
repletas de feitos incríveis. Um desses feitos é o salvamento,
no último segundo, da mocinha que cai de uma grande altura.
Considere a situação em que a desafortunada garota caia, a
partir do repouso, de uma altura de 81 m e que nosso superherói a intercepte 1,0 m antes de ela chegar ao solo,
demorando 5,0 · 10 -2 s para detê-la, isto é, para anular sua
velocidade vertical. Considere que a massa da mocinha é de
50 kg e despreze a influência do ar.
a) Calcule a força média aplicada pelo super-herói sobre a
mocinha para detê-la. Adote g = 10 m/s².
b) Uma aceleração 8 vezes maior que a da gravidade (8 g) é
letal para um ser humano. Determine quantas vezes a
aceleração à qual a mocinha foi submetida é maior que a
aceleração letal.
14º) Uma bola de massa igual a 40 g, ao chegar ao local em
que se encontra um tenista, tem velocidade horizontal de
módulo 12 m/s. A bola é golpeada pela raquete do atleta, com
a qual interage durante 2,0 · 10-2 s, retornando horizontalmente
em sentido oposto ao do movimento inicial. Supondo que a bola
abandone a raquete com velocidade de módulo 8,0 m/s, calcule
a intensidade média da força que a raquete exerce sobre a
bola.
15º) Considere um carro de massa igual a 8,0 · 10² kg que
entra em uma curva com velocidade v1 de intensidade 54 km/h
e sai dessa mesma curva com velocidade v2 de intensidade 72
km/h. Sabendo que v2 é perpendicular a v1, calcule a
intensidade do impulso total (da força resultante) comunicado
ao carro.
Sabendo que em t0 = 0 (início do chute) a bola estava em
repouso, calcule:
a) o módulo da quantidade de movimento da bola no instante
t1 = 8,0 · 10-2 s (fim do chute);
b) o trabalho realizado pela força que o pé do jogador exerce
na bola.
17º) Considere o esquema a seguir, em que, inicialmente, tanto
o homem quanto o carrinho estão em repouso em relação ao
solo. No local não há ventos e a influência do ar é desprezível.
O carrinho é livre para se mover para a esquerda ou para a
direita sobre trilhos horizontais, sem atrito.
Em determinado instante, o homem sai do ponto A e dirige-se
para o ponto B, movendo-se na direção do eixo longitudinal do
carrinho. Admitindo que, ao chegar a B, o homem para em
relação ao carrinho, analise as seguintes proposições:
(01) A quantidade de movimento total do sistema constituído
pelo homem e pelo carrinho é nula em qualquer instante.
(02) Enquanto o homem dirige-se do ponto A para o ponto B,
sua quantidade de movimento é não-nula e oposta à do
carrinho.
(04) Enquanto o homem dirige-se do ponto A para o ponto B,
sua velocidade é não-nula e oposta à do carrinho.
(08) Ao atingir o ponto B, o homem pára em relação ao carrinho
e este, por sua vez, pára em relação ao solo.
(16) Após a chegada do homem a B, o sistema prossegue em
movimento retilíneo e uniforme, por inércia.
Dê como resposta a soma dos números associados às
proposições CORRETAS.
18º) Uma bomba, inicialmente em repouso, explode,
fragmentando-se em três partes que adquirem quantidades de
movimento coplanares de intensidades iguais. Qual das
alternativas a seguir melhor representa a situação das partes
da bomba imediatamente após a explosão?
16º) Ao cobrar uma falta, um jogador de futebol chuta uma bola
de massa igual a 4,5 · 10² g. No lance, seu pé comunica à bola
uma força resultante de direção constante, cuja intensidade
varia com o tempo, conforme o seguinte gráfico:
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19º) Sobre um plano horizontal e perfeitamente liso, repousam,
frente a frente, um homem e uma caixa de massas
respectivamente iguais a 80 kg e 40 kg. Em dado instante, o
homem empurra a caixa, que se desloca com velocidade de
módulo 10 m/s. Desprezando a influência do ar, calcule o
módulo da velocidade do homem após o empurrão.
20º) (UFPE) Um casal participa de uma competição de
patinação sobre o gelo. Em dado instante, o rapaz, de massa
igual a 60 kg, e a garota, de massa igual a 40 kg, estão parados
e abraçados frente a frente. Subitamente, o rapaz dá um
empurrão na garota, que sai patinando para trás com uma
velocidade de módulo igual a 0,60 m/s. Qual o módulo da
velocidade do rapaz ao recuar, como consequência desse
empurrão? Despreze o atrito com o chão e o efeito do ar.
21º) Um homem de massa 70 kg, sentado em uma cadeira de
rodas inicialmente em repouso sobre o solo plano e horizontal,
lança horizontalmente um pacote de massa 2,0 kg com
velocidade de intensidade 10 m/s. Sabendo que,
imediatamente após o lançamento, a velocidade do conjunto
homem-cadeira de rodas tem intensidade igual a 0,25 m/s,
calcule a massa da cadeira de rodas.
22º) Um astronauta de massa 70 kg encontra-se em repouso
numa região do espaço em que as ações gravitacionais são
desprezíveis. Ele está fora de sua nave, a 120 m dela, mas
consegue mover-se com o auxílio de uma pistola que dispara
projéteis de massa 100 g, os quais são expelidos com
velocidade de 5,6 · 10² m/s. Dando um único tiro, qual o menor
intervalo de tempo que o astronauta leva para atingir sua nave,
suposta em repouso?
23º) (UFPE) Uma menina de 40 kg é transportada na garupa
de uma bicicleta de 10 kg, a uma velocidade constante de
módulo 2,0 m/s, por seu irmão de 50 kg. Em dado instante, a
menina salta para trás com velocidade de módulo 2,5 m/s em
relação ao solo. Após o salto, o irmão continua na bicicleta,
afastando-se da menina. Qual o módulo da velocidade da
bicicleta, em relação ao solo, imediatamente após o salto?
Admita que durante o salto o sistema formado pelos irmãos e
pela bicicleta seja isolado de forças externas.
a) 3,0 m/s
b) 3,5 m/s
c) 4,0 m/s
d) 4,5 m/s
e) 5,0 m/s
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24º) Um garoto de massa 48 kg está de pé sobre um skate de
massa 2,0 kg, inicialmente em repouso sobre o solo plano e
horizontal. Em determinado instante, ele lança horizontalmente
uma pedra de massa 5,0 kg, que adquire uma velocidade de
afastamento (relativa ao garoto) de módulo 11 m/s. Sendo vG
e vP , respectivamente, os módulos da velocidade do garoto e
da pedra em relação ao solo imediatamente após o
lançamento, calcule vG e vP.
25º) Dois blocos A e B, de massas respectivamente iguais a
2,0 kg e 4,0 kg, encontram-se em repouso sobre um plano
horizontal perfeitamente polido. Entre os blocos, há uma mola
de massa desprezível, comprimida, que está impedida de
expandir-se devido a um barbante que conecta os blocos.
Em determinado instante, queima-se o barbante e a mola se
expande, impulsionando os blocos. Sabendo que o bloco B
adquire velocidade de intensidade 3,0 m/s e que a influência do
ar é desprezível, determine:
a) a intensidade da velocidade adquirida pelo bloco A;
b) a energia potencial elástica armazenada na mola antes da
queima do barbante.
26º) (Unicamp-SP) O chamado “parachoque alicate” foi
projetado e desenvolvido na Unicamp com o objetivo de
minimizar alguns problemas com acidentes. No caso de uma
colisão de um carro contra a traseira de um caminhão, a malha
de aço de um parachoque alicate instalado no caminhão prende
o carro e o ergue do chão pela plataforma, evitando, assim, o
chamado “efeito guilhotina”. Imagine a seguinte situação: um
caminhão de 6 000 kg está a 54,0 km/h e o automóvel que o
segue, de massa igual a 2 000 kg, está a 72,0 km/h. O
automóvel colide contra a malha, subindo na rampa. Após o
impacto, os veículos permanecem engatados um ao outro. Qual
o módulo da velocidade dos veículos imediatamente após o
impacto?
27º) (PUC-SP) O rojão representado na figura tem,
inicialmente, ao cair, velocidade vertical de módulo 20 m/s. Ao
explodir, divide-se em dois fragmentos de massas iguais, cujas
velocidades têm módulos iguais e direções que formam entre
si um ângulo de 120°. Dados: sen 30° = cos 60° = 0,50; cos
30° = sen 60° = 0,87.
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O módulo da velocidade, em m/s, de cada fragmento,
imediatamente após a explosão, será:
a) 10..
b) 20.
c) 30.
d) 40.
e) 50.
28º) Uma partícula A colide frontalmente com uma partícula B,
na ausência de forças externas resultantes. A respeito dessa
situação, indique a alternativa correta:
a) A energia cinética da partícula A aumenta.
b) O módulo da quantidade de movimento da partícula B
aumenta.
c) A energia mecânica (total) do sistema formado pelas
partículas A e B permanece constante no ato da colisão.
d) A quantidade de movimento total do sistema formado pelas
partículas A e B permanece constante no ato da colisão.
e) As partículas A e B adquirem deformações permanentes
devido à colisão.
29º) (Cesgranrio-RJ) Duas bolas de gude idênticas, de massa
m, movimentam-se em sentidos opostos (veja a f igura) com
velocidades de módulo v:
Indique a opção que pode representar as velocidades das bolas
imediatamente depois da colisão:
30º) Nas situações representadas nas figuras seguintes, as
partículas realizam colisões unidimensionais. Os módulos de
suas velocidades escalares estão indicados. Determine, em
cada caso, o coeficiente de restituição da colisão, dizendo,
ainda, se a interação ocorrida foi elástica, totalmente inelástica
ou parcialmente elástica.
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31º) No esquema seguinte, estão representadas as situações
imediatamente anterior e imediatamente posterior à colisão
unidimensional ocorrida entre duas partículas A e B:
Sendo conhecidos os módulos das velocidades escalares das
partículas, calcule a relação mA/mB entre suas massas.
32º) Os carrinhos representados nas figuras a seguir, ao
percorrer trilhos retilíneos, colidem frontalmente. Os módulos
de suas velocidades escalares antes e depois das interações
estão indicados nos esquemas. Calcule, para as situações dos
itens a e b, a relação m1/m2 entre as massas dos carrinhos (1)
e (2).
33º) Uma locomotiva de massa 200 t movendo-se sobre trilhos
retos e horizontais com velocidade de intensidade 18,0 km/h
colide com um vagão de massa 50 t inicialmente em repouso.
Se o vagão fica acoplado à locomotiva, determine a intensidade
da velocidade do conjunto imediatamente após a colisão.
34º) (Fuvest-SP) Dois patinadores de massas iguais deslocamse numa mesma trajetória retilínea, com velocidades escalares
respectivamente iguais a 1,5 m/s e 3,5 m/s. O patinador mais
rápido persegue o outro. Ao alcançá-lo, salta verticalmente e
agarra-se às suas costas, passando os dois a deslocarem-se
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com velocidade escalar v. Desprezando o atrito, calcule o valor
de v.
35º) Considere a montagem experimental representada a
seguir, em que a esfera 1 tem massa 2M e as demais (2, 3, 4 e
5) têm massa M:
Abandonando-se a esfera 1 na posição indicada, ela desce,
chegando ao ponto mais baixo de sua trajetória com velocidade
v0 . Supondo que todas as possíveis colisões sejam
perfeitamente elásticas, podemos afirmar que, após a
interação:
a) a esfera 5 sai com velocidade 2 v0 .
b) as esferas 2, 3, 4 e 5 saem com velocidade v0/2
c) as esferas 4 e 5 saem com velocidade v0 .
d) as esferas 2, 3, 4 e 5 saem com velocidade v0 .
e) todas as esferas permanecem em repouso.
RESPOSTAS
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1,6.10³ Kg.m/s
D
200 N.s e 30 m/s
60 N e 2 m
14 s
20 m/s
4 m/s, 7 m/s, 4 m/s
S e N
B
C
400
15
40,5 kg e 10 vezes
40 N
20.000 N.s
18 Kg.m/s
11
D
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
5 m/s
0,4 m/s
10 Kg
2 min 30 s
E
Vg = 1m/s, Vc = 10m/s
6 m/s e 54 J
58,5
D
D
E
a)0,25 b)0 c)1 d)06 e)0
5/4
a) 1 b) 0,6
14,4 kg
2,5 m/s
C
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