P1-Gabarito

GABARITO - Letra A para todas questões
Instituto de Física
Primeira Prova de Física I - 2017/1
Nas questões em que for necessário, considere que: todos os fios e molas são ideais; os fios
permanecem esticados durante todo o tempo; a
resistência do ar é desprezível; a aceleração da
gravidade tem módulo g conhecido.
Data: 20/4/2017
Questões Objetivas - 0,6 ponto cada uma
1. Um barco atravessa um rio numa trajetória retilínea,
sempre perpendicular às margens. O gráfico abaixo
mostra como o módulo da velocidade �v (t) do barco
varia em função do tempo, entre os instantes t = 0,
quando o barco parte de uma das margens, e o instante t = τ em que atinge a outra margem.
A velocidade média entre os instantes t = 0 e t = τ é
igual a:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
V
2
V
τ0
V
�
�ττ
0
−1 V
τ
�
τ0 �
1+
V
τ
2. Um avião de massa M está, em um certo instante,
fazendo uma curva de raio R, com velocidade linear
de módulo v. O diagrama de forças abaixo representa
uma visão frontal do avião no instante considerado,
onde a força F� é a de sustentação, perpendicular às
asas, e P� a força peso.
M v2
R
= Mg
= M gsenα
= M gcosα
M v2
− Mg
=
R
(b) F =
(c) F
(d) F
(e) F
(f) F
3. Considere um satélite artificial em órbita circular de
raio R em torno da Terra. Sabemos que a força
gravitacional que a Terra exerce sobre o satélite é
m
F�g = − GM
r 2 r̂, onde G é a constante da gravitação
universal, M e m são as massas da Terra e do satélite, r é a distância entre o centro da Terra e o satélite
e r̂ é o vetor unitário que define a direção entre o centro da Terra e o satélite. Qual a frase correta?
(a) A força gravitacional exercida pela Terra não realiza trabalho em uma volta completa do movimento do satélite.
(b) A energia potencial associada à interação gra� (r) = − GM m r̂,
vitacional Terra-satélite será U
r
onde está implícita a escolha da posição onde
a energia potencial gravitacional é nula em um
ponto infinitamente afastado da Terra.
(c) A força gravitacional exercida pela Terra realiza,
em uma volta completa do movimento do saté2πGM m
lite, um trabalho de W =
.
r
(d) A energia potencial associada à interação gravitacional Terra-satélite será de U (r) = mgr, onde
está implícita a escolha da posição onde a energia potencial gravitacional é nula na superfície
da Terra.
(e) A energia potencial associada à interação gravitacional Terra-satélite será de U (r) = mgr, onde
está implícita a escolha da posição onde a energia potencial gravitacional é nula no centro da
Terra.
4. Um mola ideal, de constante elástica k e comprimento
natural �0 , está posicionada na vertical e tem uma de
suas extremidades presas ao teto. Um pequeno bloco
de massa m está preso na outra extremidade da mola
e é abandonado da posição y2 < 0, em que a mola
está distendida. O eixo OY foi escolhido vertical, orientado para cima e com origem na posição de onde a
mola não está distendida nem comprimida, e observase que o bloco executa um movimento oscilatório entre
as posições y1 > 0 e y2 < 0.
F⃗
R
α
P⃗
Sobre o módulo da força F� é correto afirmar que:
(a) F =
Gabarito
Mg
cos α
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É correto afirmar que:
(a) |y2 | > y1 .
(b) y2 = −y1 .
(c) Na posição y1 a aceleração do bloco é nula.
mg
.
(d) y2 = −
k
(e) Em y = 0 a velocidade do bloco é nula.
(f) O módulo da velocidade com
� que o bloco passa
k
pela posição y = 0 é v = y2
m
5. Um pequeno bloco de massa m é abandonado, a partir do repouso do alto da superfície superior de uma
rampa de altura H. A superfície não é plana, como
indica a figura, e termina em um trecho horizontal.
Existe atrito entre o bloco e a superfície e, após percorrer uma certa distância no trecho horizontal, o
bloco entra em repouso.
Sobre o trabalho realizado pela força de atrito é correto afirmar que:
(a) Wat = −mgH pois essa é a variação de energia
mecânica do bloco.
(b) Wat = 0 pois a variação de energia cinética é
nula.
(c) Não é possível responder sem saber o coeficiente
de atrito cinético entre o bloco e a superfície.
(d) Não é possível responder sem saber a distância
percorrida pelo objeto.
(e) Wat = mgH pois essa é a variação de energia
mecânica do bloco.
6. Dois carros (A e B) percorrem estradas retilíneas em
direções perpendiculares, seguindo para o norte e o
leste, respectivamente, com velocidades �vA e �vB , de
maneira que |�vA | > |�vB |. O módulo da velocidade do
carro A em relação a um observador dentro do carro
B, |�vAB |, satisfaz a relação:
�
(a) |�vAB | = |�vA |2 + |�vB |2
�
(b) |�vAB | = |�vA |2 − |�vB |2
(c) |�vAB | = |�vA | − |�vB |
(d) |�vAB | = |�vA | + |�vB |
(e) |�vAB | < |�vB | < |�vA |
(f) |�vB | < |�vAB | < |�vA |
Gabarito
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