Lista de energia e colisão

Lista de exercícios
Energia mecânica
1. O salto com vara é, sem dúvida, uma das disciplinas mais exigentes do atletismo. Em um único salto, o
atleta executa cerca de 23 movimentos em menos de 2 segundos. Yelena Isinbayeva (russa),é uma
saltadora de vara, atual recordista mundial com a marca de 5,06 metros,obtida em 28 de agosto de 2009
em Zurique, o seu décimo - sexto recorde mundial outdoor na prova. As figuras abaixo representam a
atleta durante um salto com vara, em três instantes distintos.
I
II
III
Assinale a opção que melhor identifica os tipos de energia envolvidos em cada uma das situações I, II, e
III, respectivamente.
a) cinética · cinética e gravitacional · cinética e gravitacional
b) cinética e elástica · cinética, gravitacional e elástica · cinética e gravitacional
c) cinética · cinética, gravitacional e elástica · cinética e gravitacional
d)cinética e elástica · cinética e elástica · gravitacional
e)cinética e elástica · cinética e gravitacional · gravitacional
Gab: C
2. Um corpo de massa 2 kg é abandonado, verticalmente, a partir do repouso de uma altura de 45 m em
relação ao solo. Determine a velocidade do corpo quando atinge o solo. Dado g = 10 m/s². Despreze
atritos e resistência do ar.
3. Um carrinho percorre a pista, sem atrito, esquematizada abaixo.
(Dado g = 10 m/s²) A mínima velocidade escalar em v, em m/s, que o carrinho deve ter em A para
conseguir chegar em a D deve ser maior que:
a)12
b)10
c) 8,0
d) 6,0
e)4,0
4. (UFPE ) Um bloco de massa m = 0,1 kg comprime uma mola ideal, de constante elástica k = 100 N/m,
de 0,2 m (ver figura). Quando a mola é liberada, o bloco é lançado ao longo de uma pista . Calcule a
velocidade do bloco, em m/s, quando ele atinge a altura h = 1,2 m. Despreze atritos e resistência do ar.
R: V = 4m/s
5. Uma esfera movimenta-se num plano subindo em seguida uma rampa, conforme a figura. Com qual
velocidade a esfera deve passar pelo ponto A para chegar a B com velocidade de 4 m/s? Sabe-se que no
percurso AB houve uma perda de energia mecânica de 20% (Dados: h=3,2m; g=10m/s²).
6. Uma menina desce, a partir do repouso, o “Toboágua Insano”, com aproximadamente 40 metros de
altura, e mergulha numa piscina instalada em sua base. Usando g = 10 m/s 2 e supondo que o atrito ao
longo do percurso dissipe 28% da energia mecânica, calcule a velocidade da menina na base do
Toboágua.
Indique o valor correto numa das alternativas a seguir:
A) 86,4 km/h
B) 70,2 km/h
C) 62,5 km/h
R:A
D) 90,0 km/h
E) 100 km/h
Impulso e Quantidade de movimento
7.O air-bag, equipamento utilizado em veículos para aumentar a segurança dos seus ocupantes em uma
colisão, é constituído por um saco de material plástico que se infla rapidamente quando ocorre uma
desaceleração violenta do veículo, interpondo-se entre o motorista, ou o passageiro, e a estrutura do
veículo. Consideremos, por exemplo, as colisões frontais de dois veículos iguais, a uma mesma
velocidade, contra um mesmo obstáculo rígido, um com air-bag e outro sem air-bag, e com motoristas de
mesma massa. Os dois motoristas sofrerão, durante a colisão, a mesma variação de velocidade e a
mesma variação da quantidade de movimento. Entretanto, a colisão do motorista contra o air-bag tem
uma duração maior do que a colisão do motorista diretamente contra a estrutura do veículo. De forma
simples, o air-bag aumenta o tempo de colisão do motorista do veículo, isto é, o intervalo de tempo
transcorrido desde o instante imediatamente antes da colisão até a sua completa imobilização. Em
conseqüência, a força média exercida sobre o motorista no veículo com air-bag é muito menor, durante a
colisão.
Considerando o texto acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. A colisão do motorista contra o air-bag tem uma duração maior do que a colisão do motorista
diretamente contra a estrutura do veículo.
02. A variação da quantidade de movimento do motorista do veículo é a mesma, em uma colisão,
com ou sem a proteção do air-bag.
04. O impulso exercido pela estrutura do veículo sobre o motorista é igual à variação da
quantidade de movimento do motorista.
08. O impulso exercido sobre o motorista é o mesmo, em uma colisão, com air-bag ou sem air-bag.
16. A variação da quantidade de movimento do motorista é igual à variação da quantidade de
movimento do veículo.
32. A grande vantagem do air-bag é aumentar o tempo de colisão e, assim, diminuir a força média
atuante sobre o motorista.
Gab: 01;02;04;08;32.
8. (UFPI 08) Quando um ovo cai de certa altura em um piso de cerâmica vitrificada, ele quebra, mas
quando cai da mesma altura em um tapete macio e espesso, ele não quebra. Assinale a alternativa que dá a
explicação correta para esse fato.
A) O tempo de interação do choque é maior quando o ovo cai no piso de cerâmica vitrificada.
B) O tempo de interação do choque é maior quando o ovo cai no tapete macio e espesso.
C) A força média sobre o ovo é a mesma nos dois choques.
D) A variação da quantidade de movimento do ovo é maior quando ele cai no piso de cerâmica
vitrificada.
E) A variação da quantidade de movimento do ovo é maior quando ele cai no tapete macio e espesso.
R: B
9. (UFPE 09) A aplicação da chamada “lei seca” diminuiu significativamente o percentual de acidentes
de trânsito em todo o país. Tentando chamar a atenção dos seus alunos para as conseqüências dos
acidentes de trânsito, um professor de Física solicitou que considerassem um automóvel de massa 1000
kg e velocidade igual a 54 km/h, colidindo com uma parede rígida. Supondo que ele atinge o repouso em
um intervalo de tempo de 0,50 s, determine a força média que a parede exerce sobre o automóvel durante
a colisão.
A) 3,0 × 104 N
B) 4,0 × 104 N
C) 5,0 × 104 N
D) 1,0 × 104 N
E) 2,0 × 104 N
R:A
10. (UFPE 2006) Dois blocos A e B, de massas mA = 0,2 kg e mB = 0,8 kg, respectivamente, estão presos
por um fio, com uma mola ideal comprimida de 10cm, entre eles. Os blocos estão inicialmente em
repouso, sobre uma superfície horizontal e lisa. Em um dado instante, o fio se rompe liberando os blocos
com velocidades vA e vB, respectivamente. Calcule a razão vA/vB entre os módulos das velocidades e a
constante elástica da mola sabendo-se que a velocidade do corpo A depois que o fio é cortado vale 4 m/s.
R: vA/vB = 4 e K = 400 N/m
11 - (Uerj-RJ)
Um homem de 70 kg corre ao encontro de um carrinho de 30 kg, que se desloca livremente. Para um
observador fixo no solo, o homem se desloca a 3,0 m/s e o carrinho a 1,0 m/s, no mesmo sentido.
Após alcançar o carrinho, o homem salta para cima dele, passando ambos a se deslocar, segundo o
mesmo observador, com velocidade estimada de:
a) 1,2 m/s
b)2,4 m/s
c) 3,6 m/s
d) 4,8 m/s
12 - (Unifor CE/Janeiro)
Um caixote de massa 2,0kg, aberto em sua parte superior, desloca-se com velocidade constante de
0,40m/s sobre um plano horizontal sem atrito. Começa, então, a chover intensamente na vertical.
Quando o caixote tiver armazenado 2,0kg de água, sua velocidade será, em m/s,
a) 0,80
b) 0,40
c) 0,20
d) 0,10
e) 0,05
Gab: C
13 - (Unifor CE/Janeiro)
Uma caixa de madeira, de massa 2,0kg, move-se numa superfície horizontal sem atrito, com
velocidade escalar constante de 10m/s. Num dado instante ela colide com outra caixa, de massa
3,0kg, que estava parada, passando a moverem-se juntas, unidas por um encaixe. A velocidade do
conjunto, após a colisão, em m/s, vale
a) 5,0
b)4,3
c)4,0
d)3,3
e) 2,8
Gab: C
CHOQUES MECÂNICOS
14.Um peixe de 6 kg, nadando com velocidade de 2,0 m/s, no sentido indicado pela figura, engole um
peixe de 2 kg, que estava em repouso, e continua nadando no mesmo sentido.
A velocidade, em m/s, do peixe imediatamente após a ingestão, é igual a ?
Gab: 1,5 m/s
15.A figura mostra uma pessoa com massa de 60 kg que desliza, sem atrito, do alto de um tobogã de 7,2
m de altura (ponto A), acoplando-se a um carrinho com massa de 120 kg, que se encontra em repouso no
ponto B. A partir desse instante, a pessoa e o carrinho movem-se juntos na água, até parar. A aceleração
gravitacional local é 10 m/s2.
a) A velocidade da pessoa, imediatamente antes do acoplamento vale?
a) 6m/s
b)8m/s
c) 10m/s
d) 12m/s
e) 14m/s
b) A velocidade do conjunto pessoa-carrinho, imediatamente após o acoplamento vale?
a) 6m/s
b)8m/s
c) 10m/s
d) 12m/s
e) 14m/s
16. Para demonstrar a aplicação das leis de conservação da energia e da quantidade de movimento, um
professor realizou o experimento ilustrado nas Figuras 1 e 2, abaixo.
Inicialmente, ele fez colidir um carrinho de massa igual a 1,0 kg, com velocidade de 2,0 m/s, com outro
de igual massa, porém em repouso, conforme ilustrado na Figura 1. No segundo carrinho, existia uma
cera adesiva de massa desprezível. Após a colisão, os dois carrinhos se mantiveram unidos, deslocando-se
com velocidade igual a 1,0 m/s, conforme ilustrado na Figura 2. Considerando-se que a quantidade de
movimento e a energia cinética iniciais do sistema eram, respectivamente, 2,0 kg.m/s e 2,0 J, pode-se
afirmar que, após a colisão,
A) nem a quantidade de movimento do sistema nem sua energia cinética foram conservadas.
B) tanto a quantidade de movimento do sistema quanto sua energia cinética foram conservadas.
C) a quantidade de movimento do sistema foi conservada, porém a sua energia cinética não foi
conservada.
D) a quantidade de movimento do sistema não foi conservada, porém a sua energia cinética foi
conservada.
17. Numa montanha russa, um carrinho de massa 20,0 kg inicia o movimento a partir do repouso em um
ponto A que está a uma altura hA = 5,00 m como mostra a figura. O carrinho move-se nos trilhos da
montanha russa e, no ponto B, a uma altura hB = 3,75 m, colide e engata-se a um vagão de massa 80,0 kg
que se encontrava parado. O vagão e o carrinho então passam a mover-se juntos com a mesma velocidade
de módulo vf. Admitindo serem desprezíveis as forças dissipativas nos movimentos do carrinho e do
vagão, calcule:
a) O módulo da velocidade do carrinho no ponto B.
b) O módulo da velocidade vf do conjunto formado pelo vagão e o carrinho.
R: a)5 m/s b) 1,0 m/s
Estática de corpo extenso
18. A figura mostra um móbile constituído por duas barras de massas desprezíveis que sustentam
os corpos A, B e C por fios ideais. Sendo a massa do corpo A 45 g, a massa do corpo C, que
mantém o conjunto em equilíbrio na posição indicada, deve ser igual a:
a) 10 g.
b) 20 g.
c) 30 g.
d) 40 g.
e) 50 g.
19. Dois blocos de massa M1 = 6,0 kg e M2 = 0,40 kg estão suspensos, por fios de massas desprezíveis,
nas extremidades de uma haste homogênea e horizontal. O conjunto está em equilíbrio estático apoiado
sobre um suporte em forma de cunha, como ilustrado na figura. As marcas na haste indicam segmentos de
mesmo comprimento.
a) Calcule a massa da haste.
b) Calcule a força que o suporte exerce sobre a haste, considerando a aceleração da gravidade local g =10
m/s2.
Gab: a)2kg; b)84N
20. Para demonstrar as condições de equilíbrio de um corpo extenso, foi montado o experimento na figura
1, em que uma régua, graduada de A a M, permanece em equilíbrio horizontal, apoiada no pino de uma
haste vertical. Um corpo de massa 60g é colocado no ponto A e um corpo de massa 40g é colocado no
ponto I, conforme ilustrado na figura 2.
Para que a régua permaneça em equilíbrio horizontal, a massa, em gramas, do corpo que deve ser
colocado no ponto K, é de:
a) 90
b) 70
c) 40
d) 20
Gab: b
21. (Mackenzie-SP) A figura mostra um móbile constituído por duas barras de massas desprezíveis que sustentam os
corpos A, B e C por fios ideais. Sendo a massa do corpo A 45 g, a massa do corpo C, que mantém o conjunto em
equilíbrio na posição indicada, deve ser igual a:
a) 10 g.
b) 20 g.
c) 30 g.
d) 40 g.
e) 50 g.
Gab: d
22. Duas crianças estão em um parque de diversões em um brinquedo conhecido como gangorra, isto é,
uma prancha de madeira apoiada em seu centro de massa, conforme ilustrado na figura. Quando a criança
B se posiciona a uma distância x do ponto de apoio e a outra criança A à distância x/2 do lado oposto, a
prancha permanece em equilíbrio.
Nessas circunstâncias, assinale a alternativa correta.
a) O peso da criança B é a metade do peso da criança A.
b) O peso da criança B é igual ao peso da criança A.
c) O peso da criança B é o dobro do peso da criança A.
d) A soma dos momentos das forças é diferente de zero.
e) A força que o apoio exerce sobre a prancha é em módulo menor que a soma dos pesos das crianças.