9aLista de Exercícios - Colisões

9 Lista de Exercícios - Colisões
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1. (Moysés 9.9) Durante a madrugada, um carro de luxo de massa total igual a 2.400 kg
bate na traseira de um carro de massa total 1.200 kg, que estava parado em um sinal
vermelho. O motorista do carro de luxo alega que o outro estava com as luzes apagadas
e que ele vinha reduzindo a marcha ao aproximar-se do sinal, estando a menos de 10
km/h quando o acidente ocorreu. A perícia constata que o carro de luxo arrastou
o outro por uma distância de 10,5 m e estima o coeficiente de atrito dinâmico com a
estrada no local do acidente em 0,6. Calcule a que velocidade o carro vinha realmente.
[Resposta: 60 km/h]
2. (Halliday 10.47E1 ) Um projétil de massa m = 4, 5 g é disparado horizontalmente
contra um bloco de madeira de massa M = 2, 4 kg, em repouso sobre uma superfície
horizontal. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície é µc = 0, 2. O
projétil entra em repouso no bloco, que se desloca por 1,8 m. (a) Qual a velocidade
do bloco, imediatamente após o projétil ficar em repouso no seu interior? (b) Com que
velocidade o projétil foi disparado?
[Respostas: a) 2,65 m/s; b) 1420 m/s]
3. (Moysés 9.11) Um caminhão carregado de massa total igual a 3 toneladas, viajando
para o norte a 60 km/h colide em um cruzamento com um carro de massa igual a uma
tonelada, trafegando para leste a 90 km/h. Em virtude da colisão, o carro é arrastado
pelo caminhão sobre a estrada, onde o coeficiente de atrito cinético e 0,5. Calcule (a)
em que direção e (b) a que distância o carro é arrastado.
[Respostas: a) 63,4o ; b) 20 m]
4. (Halliday 10.35P) Uma bola de aço de massa m = 0, 500 kg é presa a uma corda de
comprimento l = 70 cm que é fixada em um ponto O, formando um pêndulo. Ela é
então elevada à posição horizontal, e liberada para colidir elasticamente com um bloco
de aço de massa M=2,5 kg, quando o pêndulo atinge a posição vertical, como indicado
na figura abaixo. Determine (a) a velocidade da bola e (b) do bloco, logo após a colisão.
(Considere o raio da bola desprezível em comparação com l)
[Respostas: a) −2, 47 m/s; b) 1, 23 m/s]
5. (Moysés 9.20) Para explicar a resistência do ar (ou de um fluido qualquer), Newton propos
os seguinte modelo: O ar é imaginado como sendo composto de um grande número (n
por unidade de volume) de partículas de massa m muito pequena, em repouso. Quando
o corpo de massa M >> m se movimenta com velocidade v através do fluido, ele vai
colidindo elasticamente com as partículas e vai-lhes transferindo momento linear. Se o
corpo é uma placa de área A e o fluido tem densidade ρ, calcule a força média exercida
sobre o corpo.
[Resposta: F̄ = −2ρAV 2 ]
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Halliday significa a 4a edição de Fundamentos de Física - vol I, de Halliday, Resnick e Walker.
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6. (Halliday 10.41E) Acredita-se que a Cratera do Meteoro, no Arizona, tenha sido formada
pelo impacto de um meteoro com a Terra há cerca de 20.000 anos. Estima-se a massa
do meteoro em 5 · 1010 kg e sua velocidade em 7.200 m/s. (a) Que velocidade um
meteoro assim transmite à terra? (b) qual a energia liberada na colisão?
[Respostas: a) 2 mm/ano; b) 1, 3 × 1018 J]
7. (Halliday 10.24P) Uma sonda espacial não tripulada de 2.500 kg desloca-se em linha
reta a uma velocidade constante de 300 m/s. Foguetes de controle da sonda executam
uma queima de combustível onde uma força de 3.000 N age por 65,0 s. (a) Qual a
variação do momento linear da sonda se esta força for direcionada para frente, para
trás ou para o lado? Qual a variação da energia cinética em cada um destes casos?
Suponha que a variação da massa total da sonda associada resultante do combustível
ejetado seja desprezível.
[Respostas: a) ∆pa = 1.95×105 ı̂ kg·m/s, ∆Ea = 66 MJ; b) ∆pb = −∆pa , ∆Eb = −51
MJ; c) ∆pc = ±1.95 × 105 ĵ kg·m/s, ∆Ec = 7, 6 MJ]
8. (Halliday 10.55P) Um bloco de massa m1 = 2, 0 kg desliza so longo de uma mesa
sem atrito com uma velocidade de 10 m/s. Diretamente à frente dele e deslocando-se
no mesmo sentido com velocidade de 3 m/s, encontra-se um outro bloco de massa
m2 = 5, 0 kg. Uma mola, de massa desprezível e constante elástica k = 1.120 N/m,
está ligada a um lado do bloco de massa m2 , como indicado na figura. (a) Qual a
compressão máxima da mola quando os blocos colidem? (b) Determine as velocidades
de cada um dos blocos após a colisão, quando a mola se encontra relaxada.
[Respostas: a) 25 cm; b) v10 = 0, v20 = 7, 0 m/s]
9. (Moysés 9.10) O balconista de uma mercearia para atender a um cliente que pediu 200 g
de creme de leite fresco, coloca um recipiente vazio sobre uma balança de mola, acerta
o zero e despeja o creme sobre o recipiente desde uma altura de 75 cm. Depois de 2 s,
com a balança indicando 200 g, o balconista mais que depressa retira o recipiente de
cima da balança. Que quantidade de creme de leite o cliente realmente leva?
[Resposta: 167 g]
m
l
v1
M
k
m1
Problema 4
Problema 8
2
v2
m2