Colégio Ari de Sá TC 5 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof

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TC 5 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo
1. (IFSP 2011) Uma caixa d’água está cheia de água e, por um acidente, ela é furada na sua
parte inferior. Para consertá-la e tampar o furo, você dispõe de uma rolha, que é colocada de
fora para dentro conforme a figura.
A seguir são enumeradas as grandezas que podem ser relevantes para o cálculo da resultante
das forças de pressão, que tenderá a empurrar a rolha para fora.
I. Altura h;
II. Pressão atmosférica;
III. Densidade da água;
IV. Área de secção da rolha;
V. Aceleração da gravidade.
A alternativa que contém as grandezas corretas, para o cálculo da força, é
a) I, III e V, apenas.
b) I, II e III, apenas.
c) I, III, IV e V, apenas.
d) I, II, IV e V, apenas.
e) I, II, III, IV e V.
2. (Uel 2011) A figura a seguir apresenta um vaso preenchido com dois fluidos diferentes não
miscíveis. O fluido 1 apresenta densidade de 1 g/cm 3 e o fluido 2, densidade de 0,7 g/cm 3.
Sendo h1 = h + h2, qual a razão h/h3?
a) 0,7
b) 1
c) 5
d) 3,2
e) 100
3. (Ita 2011) Um cubo maciço homogêneo com 4,0 cm de aresta flutua na água tranquila de
uma lagoa, de modo a manter 70% da área total da sua superfície em contato com a água,
conforme mostra a figura.
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A seguir, uma pequena rã se acomoda no centro da face superior do cubo e este se afunda
mais 0,50 cm na água. Assinale a opção com os valores aproximados da densidade do cubo e
da massa da rã, respectivamente.
a) 0,20 g/cm3 e 6,4 g
b) 0,70 g/cm3 e 6,4 g
c) 0,70 g/cm3 e 8,0 g
d) 0,80 g/cm3 e 6,4 g
e) 0,80 g/cm3 e 8,0 g.
4. (Ufmg 2011) Um béquer contendo água está colocado sobre uma balança e, ao lado deles,
uma esfera de aço maciça, com densidade de 5,0 g / cm3 , pendurada por uma corda, está
presa a um suporte, como mostrado na Figura I.
Nessa situação, a balança indica um peso de 12 N e a tensão na corda é de 10 N.
Em seguida, a esfera de aço, ainda pendurada pela corda, é colocada dentro do béquer com
água, como mostrado na Figura II.
Considerando essa nova situação, determine a tensão na corda e o peso indicado na balança.
a) 8 N e 14 N
b) 10 N e 14 N
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c) 12 N e 18 N
d) 8 N e 20 N
e) 10 N e 15 N
5. (G1 - ifce 2011) Uma esfera A é largada, a partir do repouso, do ponto mais alto de uma
calha, cujo trilho possui uma parte em forma de “looping” (circulo), como mostra a figura 1.
A distância horizontal atingida pela esfera A até tocar o solo é XO  1 m . Em seguida, a
mesma esfera A é largada do mesmo ponto anterior, a partir do repouso, e colide frontalmente
com uma segunda esfera B colocada em repouso na extremidade horizontal da calha (ponto C
na figura 1). Ambas atingem as distâncias horizontais X A  0,3 m e XB  0,6 m ,
respectivamente.
Desprezando-se a resistência do ar e considerando-se a aceleração da gravidade g, constante,
o coeficiente de restituição do choque, entre as duas esferas, vale
a) 0,3.
b) 0,5.
c) 0,7.
d) 0,9.
e) 1,0.
6. (Epcar (Afa) 2011) Analise as afirmativas abaixo sobre impulso e quantidade de movimento.
I. Considere dois corpos A e B deslocando-se com quantidades de movimento constantes e
iguais. Se a massa de A for o dobro de B, então, o módulo da velocidade de A será metade
do de B.
II. A força de atrito sempre exerce impulso sobre os corpos em que atua.
III. A quantidade de movimento de uma luminária fixa no teto de um trem é nula para um
passageiro, que permanece em seu lugar durante todo o trajeto, mas não o é para uma
pessoa na plataforma que vê o trem passar.
IV. Se um jovem que está afundando na areia movediça de um pântano puxar seus cabelos
para cima, ele se salvará.
São corretas
a) apenas I e III.
b) apenas I, II e III.
c) apenas III e IV.
d) todas as afirmativas.
7. (Ifsp 2011) Existe um brinquedo de criança que é constituído de um pêndulo de três
bolinhas de mesma massa e comprimentos iguais. A brincadeira consiste em abandonar uma
bolinha X de uma altura H, acima das outras duas Y e W, que estão em repouso (figura 1).
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Quando a bolinha X colidir com as duas, todas ficam grudadas e o conjunto atinge uma altura h
acima da posição inicial de Y e W (figura 2).
Se desconsiderarmos qualquer tipo de atrito, o valor de h em função de H será de:
H
a)
2
H
b)
3
H
c)
6
H
d)
8
H
e)
9
8. (Fuvest 2011) Um gavião avista, abaixo dele, um melro e, para apanhá-lo, passa a voar
verticalmente, conseguindo agarrá-lo. Imediatamente antes do instante em que o gavião, de
massa MG = 300 g, agarra o melro, de massa MM = 100 g, as velocidades do gavião e do melro
são, respectivamente, VG = 80 km/h na direção vertical, para baixo, e VM = 24 km/h na direção
horizontal, para a direita, como ilustra a figura acima. Imediatamente após a caça, o vetor
velocidade u do gavião, que voa segurando o melro, forma um ângulo  com o plano horizontal
tal que tg  é aproximadamente igual a
a) 20.
b) 10.
c) 3.
d) 0,3.
e) 0,1.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Nesta prova adote os conceitos da Mecânica Newtoniana e as seguintes convenções:
O valor da aceleração da gravidade: g = 10 m/s2.
O valor π = 3.
A resistência do ar pode ser desconsiderada.
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9. (Ufpb 2011) Um ginasta de 60 kg de massa, exercitando-se sobre uma cama elástica,
deseja saltar cada vez mais alto. Sabe-se que, após atingir a altura de 0,8 m acima do nível da
cama, o ginasta cai sobre a mesma e sobe até a altura de 1,25 m.
Nesse contexto, é correto afirmar que, para esse último salto, o módulo do impulso transmitido
pela cama elástica ao atleta foi de:
a) 60 kg m/s
b) 100 kg m/s
c) 150 kg m/s
d) 270 kg m/s
e) 540 kg m/s
10. (G1 - cftmg 2010) O esquema seguinte ilustra o funcionamento de uma espingarda de ar
comprimido.
O pistão dessa espingarda, de área de seção igual a 10 πcm 2, ao ser empurrado por uma forca
constante de 4000 N, comprime o ar no cilindro e impulsiona, através do cano de 1,00 m de
comprimento dessa arma, um projétil, conhecido como chumbinho, de massa igual a 1,0 g e
área de seção igual a 0,05 πcm2.
Admitindo que perdas de pressão e o atrito entre o chumbinho e o cano sejam desprezíveis, a
velocidade do projétil, em m/s, imediatamente após ser expelido dessa arma, e igual a
a) 100.
b) 200.
c) 300.
d) 400.
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Gabarito:
Resposta da questão 1: [C]
A rolha está sujeita a três forças horizontais, como mostrado na figura:
v
Fint  força interna de pressão do líquido, de dentro para fora;
v
Fext  força externa de pressão, devido à atmosfera, de fora para dentro;
 
v
v
Fat  força de atrito entre a rolha e as paredes internas do furo Fat , de fora para dentro.
pint  pressão exercida pela coluna de água somada à pressão atmosférica;
A  área da secção transversal da rolha;
p0  pressão atmosférica local;
da  densidade da água;
g  aceleração da gravidade;
h  altura da coluna de água acima do furo.
Então:
Fint = pint A  Fint = (p0 + da g h) A.
Como estamos querendo: “...a resultante das forças de pressão, que tenderá a empurrar a
rolha para fora,...”, segue que:
Nessa nova interpretação, sendo Fres a intensidade dessa resultante, temos:
Fres = (pint – pext) A  Fres = (p0 + da g h – p0) A  Fres = da g h A .
Resposta da questão 2: [A]
Pelo teorema de Stevin, as pressões nos pontos A e B são iguais.
Então:
h d2 0,7
h
d1h  d2h3 



 0,7.
h3 d1
1
h3
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Resposta da questão 3: [E]
Dados: a = 4 cm; dágua = 1 g/cm3; Aimersa = 0,7 Atotal; h = 0,50 cm.
A área imersa é a área do fundo mais uma parte da área das 4 paredes laterais, de altura h. De
acordo com o enunciado:
Aimersa = 0,7 Atotal 
a 2  4 a h  (0,7) 6 a 2  4 h = 3,2 a  h = 0,8 a.
Como o cubo é um sólido reto e está em equilíbrio em água, seu peso é equilibrado pelo
empuxo:
dcubo Vimerso
dcubo a2h a2 (0,8a)


 3 
P = E  dcubo Vtotal g = dáguya Vimerso g 

dágua
Vtotal
1
a
a3
dcubo = 0,80 g/cm3.
 
 
v
v
O peso da rã Pr é equilibrado pelo aumento do empuxo E
Pr = E  m g = dágua V g  m = dágua A h = 1,0 (16) (0,50) 
m = 8,0 g.
Resposta da questão 4: [A]
Como a tensão na corda é 10 N, o peso da esfera é 10 N.
P  mg  10  m  10  m  1,0 kg
μ  5 g / cm3  5000 kg / m3
μ
m
1,0
 5000 
 V  2  104 m3
V
V
Quando mergulhada a esfera receberá um empuxo de:
E  μágua  V  g  1000  2  104  10  2,0 N
a) Sendo assim, a esfera ficará 2,0 N “mais leve” e a tensão na corda passará a ser 8,0 N.
b) Simultaneamente, a reação do empuxo aplicada sobre a água aumentará a indicação da
balança em 2,0N, que fará com que ela passe a marcar 14 N.
Resposta da questão 5: [A]
O tempo de queda ( t) é o mesmo nos três casos, pois independe da massa e da velocidade
inicial, como mostrado abaixo:
h
1
g t 2
2

t 
2h
.
g
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Após abandonar a calha, a velocidade horizontal de cada esfera permanece constante para os
três lançamentos, sendo igual a razão entre a distância horizontal percorrida e o tempo de
queda.
X0
1

v 0  t  t ;

X
0,3

Assim, temos: v A  0 
;
t
t


X0 0,6
v B  t  t .

O coeficiente de restituição no choque é dado pela razão entre velocidades relativas de
afastamento  v B  v A  e de aproximação  v 0  .
0,6 0,3

vB  v A
t  0,3
e
 t
1
v0
1
t

e  0,3.
Resposta da questão 6: [B]
I. Correta. Verifiquemos:
Dados: QA = QB; mA = 2 mB.
vB
.
2
II. Correta. Sempre que uma força atua sobre um corpo ela aplica impulso sobre ele.
III. Correta. A quantidade de movimento é o produto da massa pela velocidade. Se a
velocidade depende do referencial, então a quantidade de movimento também depende.
IV. Falsa. As forças trocadas entre as mãos e os cabelos são forças internas, e forças internas
não aceleram o sistema.
QA  QB
 mA v A  mB v B

 2mB  v A
 mB v B
 vA 
Resposta da questão 7: [E]
O brinquedo é conhecido no meio Físico como Pêndulo de Newton.
Seja M a massa de cada bolinha.
– Calculando a velocidade da bolinha X antes do choque (Va), pela conservação da energia
mecânica:
M Va2
 M g H  Va = 2 g H . (I)
2
– Usando a conservação da quantidade de movimento, calculamos a velocidade (Vd) do
sistema formado pelas três bolinhas, depois do choque.
V
sistema
Qantes
 Qsistema
 M Va  3M Vd  Vd  a . (II)
depois
3
Combinando (I) e (II):
2 gH
Vd 
. (III)
3
– Pela conservação da energia mecânica do sistema formado pelas três bolinhas, l depois do
choque, calculamos a altura final (h).
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3 M Vd2
 3 Mgh
2

Vd2  2 g h. (IV)
2
 2 gH

 2 gh
Substituindo (III) em (IV): 

3



2 gH
9
 2 gh
h
H
9
Resposta da questão 8: [B]
Dados: MG = 300 g; MM = 100 g; VG = 80 km/h; VM = 24 km/h.
Antes da caça, os módulos das quantidades de movimento do gavião e do melro são,
respectivamente:
QG = 300 (80) g.km/h e
QM = 100 (24) g. km/h.
Como ocorre conservação da quantidade de movimento no momento da caça, o vetor
velocidade u tem a mesma direção da quantidade de movimento do sistema gavião-melro.
Da figura:
Q
300(80)
tg  G 
 tg  = 10.
QM 100(24)
Resposta da questão 9: [E]
1
mV12  V1  2gh1  2x10x0,8  4,0m / s
2
Segundo salto: V2  2gh2  2x10x1,25  5,0m / s
Primeiro salto: mgh1 
I  Q  Q0  mΔV  I  60 5  ( 4)  540kg.m / s .
Resposta da questão 10: [B]
Dados: F1 = 4.000 N; A1 = 10 cm2; A2 = 0,05 cm2; L = 1 m; m = 1 g = 10–3 kg.
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Ao se aplicar a força F1 sobre o pistão, de área A1, através do ar comprimido, transmite-se
sobre o chumbinho, de área A2, a força F2 . A relação entre essas grandezas é dada pelo
princípio de Pascal:
F1
F
 2
A1 A 2

F
4.000
 2  F2 = 400 (0,05)  F2 = 20 N.
10
0,05
Essa força F2 , também suposta constante, realiza trabalho sobre o chumbinho ao longo do
cano da espingarda, aumentando sua velocidade a partir do repouso (v0 = 0).
Pelo teorema da energia cinética, considerando F2 como a força resultante sobre o chumbinho,
vem:
m v2
10 3 v 2
 20 (1) =
 v 4  104  v = 200 m/s.
WF  Ecin  F2 L =
2
2
2
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