Ficha de trabalho – Fenómenos ondulatórios

Ficha de trabalho n.º 4
Unidade 2
1-
Um bloco desliza, ao longo de uma rampa, quando se lhe aplica uma força de intensidade F 1 = 400 N. As outras forças
aplicadas no bloco estão representadas na figura e os seus módulos são P = 200 N, F 2 = 160 N e F3 = 80 N.
a)
b)
c)
Calcule os módulos das componentes do peso na direcção do movimento e na direcção que lhe é perpendicular.
Calcule a resultante das forças na direcção do movimento.
Desenhe uma rampa semelhante à da figura e represente, num ponto do bloco, uma força única, capaz de produzir o
mesmo efeito que as quatro forças representadas. Qual a intensidade dessa força?
Calcule o trabalho realizado por cada uma das representadas na figura e a soma desses trabalhos quando o bloco sobe
50 m.
Calcule o trabalho realizado pela força determinada na alínea c) e compare-a com o resultado da alínea d) que conclusão
tira?
d)
e)
R: a) Pn = 160N, Pt = 120N; b) 200 N; d) 9600 J; e) 9600 J Num movimento de translação a soma dos trabalhos das forças aplicadas é igual ao
trabalho da resultante dessas forças.
2-
a)
b)
c)
Um carrinho desloca-se com uma certa velocidade quando de repente se aproximou de um obstáculo. O José tentou,
pois, reduzir a velocidade do carrinho.
As forças exercidas em cada uma das situações, A, B, C e D, têm igual intensidade. Em que situação…
… é mais eficaz a redução da velocidade do carrinho?
…a força exercida contribui para comprimir mais o carrinho contra o solo?
…a força exercida diminui a compressão que o carrinho exerce no solo?
R: a) C b) B c) A
3-
O leão faz deslizar um caixote, aplicando nele uma força constante de 10 N, que faz um ângulo de 30º com a horizontal,
como se indica na figura.
a)
Trace o diagrama de forças aplicadas no caixote fazendo a respectiva legenda. Considere o efeito das forças de atrito
desprezável.
Calcule o trabalho realizado por cada uma das forças num percurso de 2,0m.
Que quantidade de energia foi transferida para o caixote neste processo? Sob que forma se manifesta essa energia?
Se o valor da intensidade média das forças de atrito, nesse percurso, fosse 20% da intensidade da força eficaz que o
tigre exerce sobre o caixote, qual a quantidade de energia cinética que não seria transferida para o caixote devido á
existência dessas forças?
b)
c)
d)
R: b) O trabalho do peso e da normal, as forças são perpendiculares à direcção do deslocamento. WF= 17J; c) 17 J, energia cinética; d) 3,4 J
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Física e Química A
4-
Um corpo move-se na horizontal por acção de duas forças F1 e F2 constantes, com a direcção do deslocamento do
corpo. Iniciaram a sua acção simultaneamente, tendo F1 actuado durante um percurso de 400 m e F2 num percurso de
500 m.
a)
b)
c)
Em termos de transferência de energia, qual a acção de cada uma das forças, durante o percurso?
Calcule a energia transferida para o corpo após este ter percorrido 400 m.
Após ter percorrido 500 m qual a energia total transferida desde o inicio do movimento?
R: a) F1 transfere energia para o corpo e F2 retira; b) 80000J; c) -20000J, energia que é retirada do corpo, o aumento global de energia foi de
60000J;
5-
Uma criança de 30 kg desliza num escorrega. Supondo desprezáveis os efeitos do atrito:
a)
b)
c)
Determine o trabalho realizado pelo peso quando a criança desliza desde o topo ao fundo do escorrega.
Calcule o valor da velocidade com que a criança chega ao fundo do escorrega.
Se o escorrega tivesse uma inclinação menor, a criança alcançaria o fundo com uma velocidade maior, menor ou igual à
determinada na alínea b)? Justifique.
R: a) 1500 J; b) 10 m/s c) Com a mesma velocidade. A energia mecânica era a mesma e, como a potencial era nula, a energia cinética seria a
mesma. Toda a energia potencial inicial era totalmente convertida em energia cinética.
6-
Um carrinho, com a massa de 2,0 kg, move-se numa pista com o perfil indicado na figura.
O carrinho passa na posição A com uma velocidade de 5,00 m/s. Os efeitos das forças dissipativas são desprezáveis.
a) Mostre que o carrinho atinge o ponto C.
b) Qual a altura que deverá ter o ponto B para que o carrinho, ao chegar a B, volte para trás?
R: a) para que o carrinho atinja o ponto C, terá de passar em B com uma certa velocidade. Calculando a energia mecânica no ponto a, Em = 105J,
verifica-se que passa em B com uma velocidade de 2,30 m/s. b) Em B, a energia potencial deverá ser igual à energia mecânica, o que
corresponde a uma altura de 5,25m.
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Física e Química A
7-
Um baloiço é afastado da sua posição de equilíbrio, ficando a uma altura superior em 45 cm à anterior.
a)
b)
Qual o valor máximo da velocidade que o baloiço adquire? Em que condições e em que posição?
Mostre que o valor calculado na alínea a) não depende do valor da massa do baloiço.
R: a) 3 m/s
8-
Um homem carrega mercadoria para uma camioneta, utilizando uma rampa com um declive de 50%.
a)
12-
Que trabalho realiza o peso de um caixote de 50 kg quando o carregador o empurra:
sobre uma rampa num percurso de 1,20m de A para B?
num percurso horizontal, sobre a caixa da camioneta, de B para C?
b)
Qual o trabalho que o homem terá de realizar sobre o caixote para que este se mova com velocidade constante sobre a
rampa?
R:a) 1- -300 J e 2- o, pois o peso é perpendicular ao deslocamento. b) 300 J
9-
Um bloco, de massa 1,0 kg, desliza sem atrito, ao longo de uma calha, fazendo, em seguida, um looping como mostra a
figura. O raio do looping é de 0,50m.
a)
b)
c)
Qual o valor da altura h a que se deve abandonar o bloco para que passe no ponto B com uma velocidade de 4,0 m/s?
Qual o trabalho realizado pelo peso do bloco no percurso de A até B?
Como justifica que, sendo positivo o trabalho realizado pelo peso no percurso anterior, não haja aumento de energia
mecânica do bloco?
R: a) 1,8 m b) 8J c) Parte da energia potencial que o bloco possuía em A encontra-se em B na forma de energia cinética.
10- O leão arrasta uma caixa de massa 10,0 kg, sobre um plano horizontal, com atrito, exercendo uma força constante de
125, como mostra a figura. A caixa parte do repouso e atinge a velocidade de 3,00 m/s, após o deslocamento de 1,00 m.
Calcule:
a)
b)
c)
d)
e)
a energia despendida pelo leão;
a energia cinética adquirida pela caixa;
a variação da energia mecânica da caixa
a quantidade de energia responsável pelo aumento da temperatura e deformação da caixa e vizinhanças ;
a velocidade que a caixa adquiriria, no mesmo deslocamento, se não existisse atrito.
R: a) 80,4 J b) 45J c) 45 J d) 35,4 J e) 4 m/s
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Física e Química A
11- Um esquiador, com o peso de 600 N e partindo do repouso, escorrega ao longo de uma pista gelada, como mostra a
figura. Ao atingir a base da pista, o esquiador tem a velocidade de 7,00 m/s.
Calcular:
a)
b)
c)
a variação da energia potencial gravítica do esquiador, sendo hA = 4,0 m;
a variação da energia cinética no mesmo deslocamento;
a quantidade de energia mecânica dissipada.
R: a) -2400 J b) 1500 J c) -900 J
12- Um leão bebé desce um escorrega.
a)
b)
Sabendo que o seu peso é 200 N, calcule a velocidade com que atingiria o solo na ausência de forças de atrito.
Qual a velocidade com que o leão bebé chega ao solo se, durante o percurso, se dissipar 20% da sua energia
mecânica?
R: a) 7,7 m/s b) 6,9 m/s
13- Aplica-se uma força F de intensidade 300 N para puxar um vagão com uma massa de 35 kg, ao longo de uma rampa,
num percurso rectilíneo de 15,0 m. O vagão atinge uma altura de 7,5m. Considero que 10% do trabalho realizado foi
dissipado como calor. Calcule:
a)
b)
c)
d)
O trabalho realizado pela força F.
O aumento da energia potencial gravítica do vagão;
A energia mecânica transferida para o vagão;
O aumento da energia cinética do vagão.
R: a) 4500 J b) 2600 J c) 4100 J d) 1500 J
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Física e Química A