(EM) Física 1 - Integral Paulínia – 1ª Série EM

Projeto de Recuperação Final - 1ª Série (EM)
Física 1
MATÉRIA A SER ESTUDADA
Fascículo
Dinâmica 1
Teoria
Capítulo 2 a 6:
página 11 a 71
Exercícios
Conteúdo
Capítulo 2 a 6:
página 74 a 94
(Exercícios de
Fixação)
Leis de Newton, aplicações das leis de Newton a
movimentos retilíneos, aplicações das leis de Newton a
movimentos curvilíneos.
LISTA DE EXERCÍCIOS PARA ENTREGAR COM RESOLUÇÃO
Todos os exercícios devem ser entregues manuscritos e sem rasuras. Todas as respostas devem estar
justificadas da maneira apropriada e correta, ou não serão aceitas.
1) Um pára-quedista salta de um avião e cai até sua velocidade de queda se tornar constante. Podemos afirmar
que a força resultante atuando sobre o pára-quedista após sua velocidade se tornar constante é:
a) vertical e para baixo
b) vertical e para cima
c) nula
d) horizontal e para a direita
e) horizontal e para a esquerda
2) Uma pedra gira em torno de um apoio fixo, presa por uma corda. Em dado momento corta-se a corda. Pela
Lei da Inércia, conclui-se que:
a) a pedra se mantém em movimento circular.
b) a pedra sai em linha reta, segundo a direção perpendicular à corda no instante do corte.
c) a pedra sai em linha reta, segundo a direção da corda no instante do corte.
d) a pedra pára.
e) a pedra não tem massa.
3) A figura a seguir representa, em escala, as forças F 1 e F2‚ que atuam sobre um objeto de massa m = 12 kg.
Determine justificando:
a)
b)
Qual o módulo da força resultante que atua sobre o objeto?
Qual o módulo da aceleração que a força resultante imprime ao objeto?
4) A massa de uma partícula X é dez vezes maior do que a massa de uma partícula Y. Se as partículas colidirem
frontalmente uma com a outra, pode-se afirmar que, durante a colisão, a intensidade da força exercida por X
sobre Y, comparada à intensidade da força exercida por Y sobre X, será
a) 100 vezes menor.
b) 10 vezes menor.
c) igual.
d) 10 vezes maior.
e) 100 vezes maior.
5) De acordo com a terceira lei de Newton, a toda força corresponde outra igual e oposta, chamada de reação. A
razão por que essas forças não se cancelam é:
a) elas agem em objetos diferentes.
b) elas não estão sempre na mesma direção.
c) elas atuam por um longo período de tempo.
d) elas não estão sempre em sentidos opostos.
e) elas não apresentam o mesmo módulo.
6) Um homem tenta levantar uma caixa de 5 kg, que está sobre uma mesa, aplicando uma força vertical de 10 N.
2
Usando g = 10 m/s , calcule o valor da força que a mesa aplica na caixa em newtons.
7) Um operário usa uma empilhadeira para levantar verticalmente uma caixa de massa igual a meia tonelada,
2
com uma aceleração de 0,5 m/s , que se mantém constante durante um curto intervalo de tempo. Usando g = 10
2
m/s , calcule, neste curto intervalo de tempo a força que a empilhadeira exerce sobre a caixa.
8) A figura mostra um helicóptero que se move verticalmente em relação à Terra, transportando uma carga de
100 kg por meio de um cabo de aço. O cabo pode ser considerado inextensível e de massa desprezível quando
2
comparada à da carga. Considere g = 10 m/s . Suponha que, num determinado instante, a tensão no cabo de
aço seja igual a 1.200 N. Determine justificando:
a)
b)
Qual o peso da carga?
No instante considerado, qual o sentido e o módulo do vetor aceleração da carga?
9) O bloco A, de 4 kg, e o bloco B, de 2 kg, representados na figura, estão justapostos e apoiados sobre uma
superfície plana e horizontal. Eles são acelerados pela força horizontal F, de módulo igual a 30 N, aplicada ao
bloco A e passam a deslizar sobre a superfície com atrito desprezível. Determine justificando:
a)
b)
Qual o módulo da aceleração do conjunto?
Qual o módulo da força de contato entre os blocos?
10) Um corpo de massa mA = 8 kg é colocado sobre uma superfície horizontal completamente lisa, preso por um
2
fio ideal a outro corpo, de massa m B = 2 kg. Adote g = 10 m/s e considere ideal a roldana. A tração no fio tem
módulo, em newtons,
a) 4
b) 12
c) 16
d) 20
e) 24
11) Dois carrinhos de supermercado podem ser acoplados um ao outro por meio de uma pequena corrente, de
modo que uma única pessoa, ao invés de empurrar dois carrinhos separadamente, possa puxar o conjunto pelo
interior do supermercado. Um cliente aplica uma força horizontal de intensidade F, sobre o carrinho da frente,
2
dando ao conjunto uma aceleração de intensidade 0,5 m/s . Sendo o piso plano e as forças de atrito
desprezíveis, o módulo da força F e o da força de tração na corrente são, em N, respectivamente:
a)
b)
c)
d)
e)
70 e 20
70 e 40
70 e 50
60 e 20
60 e 50
12) Dois blocos de massas m A = 1,0 kg e mB = 2,0 kg, unidos por um fio de massa desprezível, estão sobre uma
mesa lisa e horizontal conforme mostra a figura a seguir. A força máxima a que esse fio pode resistir é 8 N. Qual
o valor máximo da força F que se poderá aplicar ao bloco B na mesma direção do fio, sem romper o fio?
13) No piso de um elevador é colocada uma balança graduada em newtons. Um menino, de massa 40 kg, sobe
2
na balança quando o elevador está descendo acelerado, com aceleração de módulo 3 m/s , como representa a
2
figura a seguir. Se a aceleração da gravidade vale 10 m/s , a balança estará indicando, em N, um valor igual a :
a)
b)
c)
d)
e)
120
200
280
400
520
14) Uma mola helicoidal de comprimento natural 20 cm pende verticalmente quando é presa pela extremidade
superior. Suspendendo-se um corpo de massa 200 g pela extremidade inferior, seu comprimento passa a ser 25
2
cm. Usando g = 10 m/s , determine justificando:
a) Qual a constante elástica da mola em N/m?
b) Se trocarmos o corpo por outro de massa 600 g, qual será o novo comprimento da mola?
15) Um guarda roupas tem massa 100 kg e está apoiado em um plano horizontal. O coeficiente de atrito estático
2
entre o guarda roupas e o chão vale 0,6. Adote g=10 m/s . Uma pessoa vai empurrar o guarda roupas com uma
força horizontal de intensidade F.
a) Qual a intensidade da força de atrito quando F=400 N?
b) Depois de iniciar o movimento, a pessoa passa a empurrar o guarda roupas com F=340 N e ele passa a se
mover com velocidade constante. Qual o coeficiente de atrito cinético entre o guarda roupas e o chão?
16) Numa pista de patinação no gelo, um garoto impulsiona uma moeda, dando-lhe velocidade de 2,0 m/s. Dado
a aceleração da gravidade 10 m/s² e o coeficiente de atrito cinético entra a moeda e o gelo 0,02, determine, em
metros, a distância percorrida pela moeda até ela parar.
17) Dois blocos de massa 20 kg e 30 kg são unidos por um barbante ideal e puxados horizontalmente por uma
corda de massa desprezível. O coeficiente de atrito entre os blocos e o plano horizontal de apoio é 0,2. Adota-se
2
2
g=10 m/s . Sabe-se que os blocos têm aceleração de módulo igual a 2,0 m/s . Determine a intensidade da força
de tração no fio que os une.
18) Na figura abaixo, não existe atrito nem resistência do ar; o corpo A tem massa 4 kg e B, 3 kg. Calcule:
(adote g = 10 m/s² ):
a) a aceleração dos corpos.
b) a tração no fio.
19) Um carrinho de brinquedo, cuja massa vale 4,0 kg, descreve movimento circular e uniforme sobre uma mesa
horizontal sem atrito, com velocidade de 18 km/h. Um fio ideal, de comprimento 1,0 m, prende-o ao centro de
rotação, conforme ilustra o esquema abaixo.
a) O carrinho é dotado de aceleração? Explique.
b) Calcule a tração no fio.
c) Se o fio suportar uma tração máxima de 256 N, qual a máxima velocidade que o carrinho poderá se mover
sem que o fio arrebente?
20) A figura representa, em plano vertical, um trecho dos trilhos de uma montanha russa na qual um carrinho
está prestes a realizar uma curva. Despreze atritos, considere a massa total dos ocupantes e do carrinho igual a
500kg e a máxima velocidade com que o carrinho consegue realizar a curva sem perder contato com os trilhos
igual a 36km/h. O raio da curva, considerada circular, é, em metros, igual a:
a) 3,6
b) 18
c) 1,0
d) 6,0
e) 10
21) Numa calçada de uma rua plana e horizontal, um patinador vira em uma esquina fazendo um arco de círculo
2
de 3m de raio. Admitindo-se g = 10m/s e sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre as rodas do patim
e a calçada é µE = 0,3, a máxima velocidade com que o patinador pode realizar a manobra sem derrapar é de:
a) 1m/s.
b) 2m/s.
c) 3m/s.
d) 5m/s.
e) 9m/s.
GABARITO
2
2
2
1) c 2) b 3) a) 3 N b) 0,25 m/s 4) c 5) a 6) 40 N 7) 5.250 N 8) a) 1.000 N b) 2 m/s para cima 9) a) 5 m/s
b) 10 N 10) c 11) c 12) 24 N 13) c 14) a) 40 N/m b) 35 cm 15) a) FAT. EST. = 400 N b) µC = 0,34 16) 10 m 17)
2
80 N 18) a) 1,43 m/s b) 25,7 N 19) a) Sim, aceleração centrípeta. b) 100 N c) 8 m/s 20) e 21) c
Física 2
MATÉRIA A SER ESTUDADA
Fascículo
Teoria
Ondulatória
Da página 3 a
29
Termologia 1
Da página 35
a 46
Exercícios
Conteúdo
Da página 50 a
55 (Fixação)
Conceito de onda, classificação das ondas, comprimento
de onda, período, frequência, equação fundamental da
ondulatória e fenômenos ondulatórios
Da página 55 a
58
Capacidade térmica, calor específico sensível,
quantidade de calor sensível e trocas de calor
LISTA DE EXERCÍCIOS PARA ENTREGAR
1) A figura abaixo ilustra uma onda mecânica que se propaga em um certo meio, com frequência 10 Hz. Calcule
a velocidade de propagação dessa onda.
2) Um forno de micro-ondas tem em sua porta uma grade junto ao vidro, com espaços vazios menores que o
comprimento de onda das micro-ondas, a fim de não permitir que essas ondas atravessem a porta. Supondo a
9
frequência dessas micro-ondas de 2,45 GHz (G = Giga = 10 ) e a velocidade de propagação de uma onda
8
eletromagnética de 3 10 m/s, calcule o comprimento das micro-ondas.
3) Um estudante observa ondas num lago. Ele nota que uma folha oscilando na superfície do lago, devido a
essas ondas, leva 0,5 s para ir do ponto mais baixo ao ponto mais alto de sua oscilação. Ele consegue avaliar
também essa distância em 40 cm. Calcule:
a) a frequência de oscilação dessa onda.
b) a velocidade de propagação dessa onda.
4) Um pulso ondulatório senoidal é produzido em uma extremidade de uma corda longa e se propaga por toda a
sua extensão. A onda possui uma frequência de 50 Hz e comprimento de onda 0,5 m. Calcule o tempo que a
onda leva para percorrer uma distância de 10m na corda.
5) Veja esse quadro. Nele, o artista mostra os efeitos dos golpes intermitentes do vento sobre um trigal.
Admitindo que a distância entre as duas árvores seja de 120 m e, supondo que a frequência dos golpes de ar e
consequentemente do trigo balançando seja de 0,50 Hz, a velocidade do vento na ocasião retratada pela pintura
é, em m/s,
a)2,0.
b)3,0.
c)5,0.
d)12.
e)15.
6) Um pescador, observando o mar de um barco ancorado, avaliou a distância entre as cristas das ondas que se
sucediam, como sendo de 15,0 m, e verificou que, durante 50,0 s, passaram por ele 19 cristas. Nessas
condições, qual é a velocidade de propagação das ondas, em m/s?
7) Analise a figura a seguir.
Nela estão representadas três ondas que se propagam em cordas idênticas, A, B e C, imersas no mesmo meio
material e que percorrem a distância de 12 m em 2,0 s. Calcule o comprimento de onda de cada uma delas bem
como sua velocidade de propagação.
8) Uma onda produzida em uma corda se propaga com freqüência de 40 Hz. O gráfico abaixo representa a corda
em um determinado instante.
De acordo com as informações e os dados contidos no gráfico, calcule a velocidade de propagação da onda.
9) Na infância de nossos pais, era comum que eles se divertissem com uma brincadeira chamada chicotinho
queimado. A diversão começa quando uma corda é colocada no chão e se balança a extremidade em
ziguezague, provocando, assim, a formação de ondas em sua extensão. O desafio consiste em ficar pulando a
corda sem pisá-la. Suponha que a seguinte configuração se forme na corda sobre o chão, durante uma
brincadeira.
Considerando que as cristas e os vales sejam simétricos e que os 5 pulsos mostrados na figura se formaram no
tempo de 40 s, calcule o comprimento de onda, a velocidade, a freqüência e o período dessa onda.
10) Em uma feira de ciências, Rafael apresenta um dispositivo para traçar senóides, como o mostrado na figura.
Esse dispositivo consiste em um pequeno funil cheio de areia, que, pendurado na extremidade de um fio longo,
oscila num plano perpendicular à direção do movimento da esteira rolante, mostrada na figura. A areia escoa,
lentamente, do funil sobre a esteira, que se move no sentido indicado pela seta. Quando a esteira se move a
uma velocidade de 5,0 cm/s, observa-se que a distância entre dois máximos sucessivos da senóide é de 20 cm.
Calcule a frequência dessa onda.
11) Um bloco de massa 2,0 kg, ao receber toda energia térmica liberada por 1000 gramas de água que
diminuem a sua temperatura de 1 °C, sofre um acréscimo de temperatura de 10 °C. Calcule o calor específico do
bloco, em cal/g.°C.
12) Um recipiente contendo 3600 g de água à temperatura inicial de 80 °C é posto num local onde a temperatura
ambiente permanece sempre igual a 20 °C. Após 5 horas o recipiente e a água entram em equilíbrio térmico com
o meio ambiente. Calcule em média, quantas calorias por segundo, a água transferiu para o ambiente, durante
esse período.
13) Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de uma unidade de massa do combustível.
O calor de combustão do gás de cozinha é 6000 kcal/kg. Aproximadamente quantos litros de água à temperatura
de 20 °C podem ser aquecidos até a temperatura de 100 °C com um bujão de gás de 13 kg? Despreze perdas
de calor.
14) O carvão, ao queimar, libera 6.000 cal por grama. Queimando 70 g desse carvão, 20% do calor liberado é
usado para aquecer de 15 °C, 8 kg de um líquido. Não havendo mudança do estado de agregação. Qual é o
calor específico desse líquido?
15) Um frasco contém 20 g de água a 0 °C. Em seu interior é colocado um objeto de 50 g de alumínio a 80 °C.
Os calores específicos da água e do alumínio são respectivamente 1,0 cal/g°C e 0,10 cal/g°C. Supondo não
haver trocas de calor com o frasco e com o meio ambiente, a temperatura de equilíbrio desta mistura será
a) 60 °C
b) 16 °C
c) 40 °C
d) 32 °C
e) 10 °C
16) Com o objetivo de melhorar de uma contusão, um atleta envolve sua coxa com uma bolsa com 500 g de
água gelada a 0 °C. Depois de transcorridos 30 min, a temperatura da bolsa de água atinge 18 °C. Supondo que
todo o calor absorvido pela água veio da coxa do atleta, calcule a perda média de calor por unidade de tempo,
em cal/s.
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
17) Um recipiente termicamente isolado contém 500 g de água na qual se mergulha uma barra metálica
homogênea de 250 g. A temperatura inicial da água é 25,0 °C e a da barra 80,0 °C. Considere o calor específico
da água igual a 1,00 cal/g.°C, o do metal igual a 0,200 cal/g.°C e despreze a capacidade térmica do recipiente.
Qual a temperatura de equilíbrio dessa mistura?
18) Um calorímetro contém 200 ml de água, e o conjunto está a temperatura de 20 °C. Ao ser juntado ao
calorímetro 125 g de uma liga a 130 °C se verifica que após o equilíbrio térmico a temperatura final é de 30 °C.
Qual é a capacidade térmica do calorímetro? Dados: calor específico da liga: 0,20 cal/g.°C.
19) Para se determinar o calor específico do ferro, um aluno misturou em um calorímetro ideal 200 g de água a
20 °C com 50 g de ferro a 100 °C e obteve a temperatura final da mistura 22 °C. Qual é o calor específico do
ferro?
a) 0,05 cal/g.°C
b) 0,08 cal/g.°C
c) 0,10 cal/g.°C d) 0,25 cal/g.°C
e) 0,40 cal/g.°C
20) Um bloco de certa liga metálica, de massa 250 g, é transferido de uma vasilha, que contém água fervendo
em condições normais de pressão, para um calorímetro contendo 400 g de água à temperatura de 10 °C. Após
certo tempo, a temperatura no calorímetro se estabiliza em 20 °C. Supondo que toda a quantidade de calor
cedida pela liga tenha sido absorvida pela água do calorímetro, calcule o calor específico dessa liga.
GABARITO
1) 8 m/s 2) 12,24 cm/s 3) a) 1 s b) 0,8 m/s 4) 0,4 s 5) E 6) 5,4 m/s 7) v = 6m/s A = 3 m B = 12 m C = 6 m
8) 12,8 m/s 9) 5 cm/s 10) 0,25 Hz 11) 0,05 cal/gºC 12) 12 cal/s 13) 975 kg 14) 0,07 cal/gºC 15) B 16) E
17) 30 ºC 18) 50 cal/ºC 19) C 20) 0,2 cal/gºC