Lista 5 - Instituto de Física / UFRJ

Lista–Aula05
UFRJ
UFRJ





Equipe




UFRJ
Equipe UFRJ
Olimpíada
Brasileira

Olimpíada
Brasileirade
deFísica
Física
Física–Jordão
E4. (UNIRIO 2008 – 1ª Fase) Em uma experiência com um
corpoemrepousosobreumasuperfícierugosa,umaluno,


aplicando a força
F1 como mostrado na FIGURA 1 a
seguir,observaqueocorponãosemove,emborafiquena
iminência de se mover. Um outro aluno, seu colega,
de Física (OBF) é um programa da Sociedade Brasileira deaplica,aomesmocorpo,aforça
sileira
Física (SBF),
F2 ,mostradanafigura2.
Brasileira de Física (OBF) é um programa da Sociedade Brasileira deSobre
Físicaa (SBF),
experiência,
os
estudantes
fazem as quatro
e estimular
o decidiu
interesse
Física,
o ensino médio e
Ensino
9ºnoaproximar
ano
Ode
Sr.despertar
Jorge
num
domingo
à Fundamental
tarde
ir automóvel.
darpela
uma
seu
automóvel.
ingo
àde
tarde
decidiu
iredar
uma
volta
seu
tivos
despertar
estimular
o no
interesse
pela-volta
Física,
aproximar
o ensino
médio e
afirmaçõesaseguir:
universidade
identificar
os estudantes
talentosos
em
Física,
preparando-os
E1.pôs
OsenhorAroldonumdomingoàtardedecidiuirdaruma
cinto
deo segurança
iniciou
o movimento
(situação
A). Uns
metros à frente
ono
deveículo,
segurança
eoeiniciou
movimento
(situação
A).
Uns metros
àem
frente
da
universidade
e identificar
ose estudantes
talentosos
Física,
preparando-os
m
semáforos
evoltanoseuautomóvel.Entrounoveículo,pôsocintode
o sr. bruscamente
Jorge
teve de(situação
travar bruscamente
B), uma vez que o semáforo
as
internacionais
e
estimulando-os
a
seguir
orge
teve de travar
B),
uma carreiras
vez(situação
que o científico-tecnológicas.
semáforo
píadas internacionais
e estimulando-os a seguir carreiras científico-tecnológicas.
a vermelho. segurança e iniciou o movimento (situação A). Alguns
metrosàfrenteexistiamsemáforoseosr.Aroldotevede
LEIA
ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO:
Por
quede
participar
de
Olimpíadas
de
Física?
Por
que
participar
de
Olimpíadas
de
Física?
travarbruscamenteopedaldofreio(situaçãoB),umavez
a,tina-se
eenunciando
explica
as
imagens,
enunciando
a
Lei
de
Newton
em
que
te
baseaste
para
responder.
a
Lei
Newton
em
que
te
baseaste
para
responder.
exclusivamente
a alunos
do e 9º ano do ensino fundamental. Ela contém doze
etir-se
resolvendo
problemas
de de
Física!
queosemáforopassouavermelho.
resolvendo
problemas
Física!
ur conhecimento
em em
problemas
desafiadores
seu conhecimento
problemas
desafiadores
contém cinco alternativas, das quais apenas uma é correta.
rêmios
de
prestígio
reconhecidos
internacionalmente
ar prêmios de prestígio
reconhecidos internacionalmente

 assinalada
lgada correta deve ser
na Folha
de Respostas.
I. A resultante das forças que agem sobre o corpo é
-se parapara
treinamento
adicional
com
osos
melhores
ficar-se
treinamento
adicional
com
melhoresestudantes,
estudantes,com
comooobjetivo
objetivo
igualazeronaFIGURA1
spostas
com
a
identificação
do
aluno
encontra-se
na
última
página
deste
caderno e


entar o Brasil
nasnas
Olimpíadas
Internacionais
dedeFísica
presentar
o Brasil
Olimpíadas
Física
119
Tópico 1 –Internacionais
Os princípios da Dinâmica
II. NaFIGURA2,aresultantedasforçassobreocorpo
e no final da prova.
! !
vale10N.


a prova é de no máximo duas horas, devendo o aluno permanecer naIII.sala
por, no
NaFIGURA2,aresultantedasforçassobreocorpo
O texto seguinte refere-se às questões 21 e 22.
FnB e PB equilibram-se, já que a aceleração vertical é nula. Logo,
vale20N.


Oexclusivamente
que
a Equipe
UFRJ?


O que
é aéEquipe
UFRJ?
Cláudia,
ginasta
quem acelera
o bloco
B é FAB. e estudante de Física, está encantada com certos apelos estéticos
presentes
IV.
Na
2, a força da
na
Física
Teórica.
Ela
ficou
fascinada
ao FIGURA
tomar conhecimento
da superfície sobre o corpo
o
de calculadoras
e vez
telefones
celulares.
daquaisquer
OBF
por
objetivo
reunir,
uma
vez
por
semana,
alunos
das
três
séries
do
aRJde
OBF
temtem
portipos
objetivo
reunir,
uma
por
semana,
alunos
das
três
séries
do
F de
possibilidade
uma
explicação
unificadora
para
todos
os tipos
de f orças existentes
FAB = MSituaçãoB
temcomocomponenteumaforçadeatritodevalor
SituaçãoAFAB = mB ano⇒universo,
3M
isto é, que
todas as interações
conhecidas na natureza
o e9º
doano
9º ano
do Ensino
Fundamental,
turmas
separadas,
para: fundamentais
do
do Ensino
Fundamental,
emem
turmas
separadas,
para:
(gravitacional,
eletromagnética,
nuclear fraca e 20N.
nuclear forte ) poderiam ser
F
Analise
e explique
as
imagens,
enunciando
de
de
uma
espécieadeLei
superforça.
Em
ela pôde verificar que,
ar
para
através
de aulas
e resolução
de
exercícios
Fderivadas
= FBA = de

 a OBF
suas2 leituras,
ara
a OBF
através
de
aulas
e resolução
exercícios
AB
3 avanços
apesar dos
obtidos pelos físicos, o desafio
da grande unificação continua
Newtonemquetebaseastepararesponder.
partícula
que
se
move
de
acordo
com
a
função
horária
,
x
=
3
+
5t
+
2t
,
onde
aàs
posição
sobre
Física:
A pesquisa
Física
no
Brasil
eCláudia
noexterior,
exterior,
novas
fronteiras
do
Com
relação
afirmações
pelos alunos, pode-se
até os
de hoje.
viu, emnovas
um
de seus
livros,
um do
diagrama
ilustrandofeitas
a
rersar
sobre
Física:
A pesquisa
emem
Física
nodias
Brasil
e no
fronteiras
evolução
das
principais
idéias
de
unificação
ocorrida
na
Física.
orpos
A
e
B
movem-se
se
numa
calha
horizontal,
da
esquerda
para
a
direita.
No
corpo
A
actua
se
numa
calha
horizontal,
da
esquerda
para
a
direita.
No
corpo
A
actua
dizerqueelesseequivocaramnasdenúmeros:
os
e
o
tempo
t
em
segundos.
Qual
a
velocidade
média
da
partícula
entre
os
instantes
ecimento,
visitas
a
laboratórios,
palestras,
atividades,
etc.
am-se
em visitas
conento,
acuja
laboratórios,
palestras,
atividades,
etc.
E2.
75
Aa=6,0kge
njunto
de forças
tem
direcção
sentido
para
direita. A
esultante
tem Nafiguraabaixo,osblocosAeBtêmmassasm
direcção
horizontal
sentido
esquerda
para
direita.
A
Naresultante
figura
abaixo,
ose blocos
A eda
Bhorizontal
têm
massasem
= 6,0
kgda
e esquerda
a) a II,apenas.
d)IIIeIV,apenas
Diagrama
ilustrativo
m
osm/s?
blocos em
A
m
m
=2,0kg
e,
estando
apenas
encostados
entre
si,
nte
das
forças
que
actuam
em
B
é
nula.
m
=
2,0
kg
e,
estando
apenas
encostados
entre
si,
repousam
sobre
um
B
uam
em Bdeé nula.
a ao plano
B
a)
IeIV,apenas
e)II,IIIeIV,apenas
Gravidade
Horário
e local
atividades
plano horizontal
perfeitamente
liso.das
e B valem, res- repousamsobreumplanohorizontalperfeitamenteliso.
Celeste
Horário
e local
das
atividades
b) IIeIII,apenas
GravitaçãoRua Dr.(e)
(b) no
19Centro Brasileiro
(c) de
21 Pesquisas Físicas
(d) 34(CBPF),
38 Sigaud 150,
h-17h,
Xavier
Tóp
h, no Centro Brasileiro deF Pesquisas
Físicas (CBPF),
Rua Dr. Xavier Sigaud 150,
Universal
Gravidade
nício em 11/03/2017. As atividadesATerrestre
se encerram após a última etapa
da OBF emdo esquema, os blocos A e B têm pesos
E5. Na
B
63 Naem
em 11/03/2017. As atividades se encerram após a última etapa
damontagem
OBF
montagem do esquema, os blocos A e B têm pesos iguais a a) Suponha que os elástic
m pausa em julho.
a figura abaixo. Qual é
3
iguaisa100Ncadaum:
100 N cada um:
musa
compartimento
qual a água
Possível
em julho. vazio de 60,0 m , noForça
em N/cm?
penetra numa vazão de 50,0 litros por
Dinamômetro
Unificação
Final?
Elétrica
A partir
de um dado
instante, exerce-se
emserá
A umainundado
força horizontal
F,
Apartirdeumdadoinstante,exerce-seemAumaforça
to tempo, em
minutos,
o compartimento
Força completamente?
de intensidade igualInscrições
a 16 N. Desprezando
a influência do
ar, calcule:
e seleção
Eletromagnética
horizontalF,deintensidadeiguala16N.Desprezandoa
Força
Força
a) o módulo da
aceleração do conjunto;
Inscrições
e
seleção
Magnética
ravés do site
prova de
realizada
diade 11/03/2017
no
influênciadoar,calcule:
Eletrofraca às 14h,
b) e
a intensidade
das seleção
forças que Aae ser
B trocam
entre siForça
nano
região
A
Nuclear
Possível
s do
site
ea)prova
de(c)seleção
a ser realizada
noFraca
dia 11/03/2017
às 14h,
no
omódulodaaceleraçãodoconjunto;
(b)
12,0
16,0
(d)
20,0
(e)
30,0
contato.
ocos.
Unificação?
Elástico y
B
b) Se os elásticos forem a
ra a seguir, qual será o
N/cm?
E
A indicação do dinamômetro ideal, que está graduado em newtons,
Qual dos corpos
tem
movimento
rectilíneo
uniforme?
b) a
intensidade
forças que
A e B trocam entre si
m.-movimento
rectilíneo
uniforme?das
A
indicação
do
dinamômetro
ideal,
que
está
graduado
é de:
Resolução:
Força Nuclear
naregiãodecontato.
a) 400 N;
b) 200 N;
c) 100 N;
d) 50 N;
e) zero.
.- Enuncia
a lei
Newton
eminformações
queo te
baseaste
aresponder
OBF Forteà questão anterior.emnewtons,éde:
deMais
Newton
para
conjunto
A +sobre
B:paraanterior.
2a Lei
wton
em que
tea) de
baseaste
para
responder
à questão
é F:
c) F = (m + m ) a ⇒ 16 = (6,0 + 2,0) a
a)
400Nb)200N
c)100Nd)50Ne)zero
Mais
informações
sobre
a OBF
A ([email protected]),
B
Rodrigo
Capaz
IF-UFRJ
- Coordenação
21.
Face
à interligação
existente
entre a eletricidade e o Resolução:
magnetismo, um observador, ao
E
.-Prof.
dos
possui
movimento
com
aceleração?
Justifica.
ssui
movimento
com
aceleração?
E3.corpos
Um
astronauta
leva
uma
caixa
da
Terra
ano vácuo
oQual
ano-luz
é(UFU-MG)
definido
como
aJustifica.
distância
pela até
luzcarregado
em
um
ano.
Já
ovelocidade
dinamômetro
indica
a intensidade
da força de tração nas suas ex Oem
analisarpercorrida
um corpo eletricamente
que está
movimento,
com
2
Donde:
a
=
2,0
m/s
f. Rodrigo
Capaz
([email protected]),
IF-UFRJ
Coordenação
www.if.ufrj.br/~capaz/ufrjobf/
Podemos
dizermedir
que o
esforço em
que
eleobjetos
fará
para
constante,
relação
a ele constatará
a presença:tremidades.
Resolução:
1,0 × 10–9 m,Lua.
é utilizado
para
distâncias
entre
na Nanotecnologia.
carregaracaixanaLuaserá:
a www.if.ufrj.br/~capaz/ufrjobf/
8 e magnético cuja resultante é nula.
I = T ⇒ I = 100 N
Calculemos, inicialmente,
www.sbfisica.org.br/v1/olimpiada
A)
campos
elétrico
b)
2
Lei
de
Newton
para
o
bloco
B:
× 10 m/s e que um E6.
a velocidade
da
luz
no
vácuo
é
igual
a
3,0
ano
possui
365
dias
ou
(UFRN
2002
–
Objetiva)
Na
execução
da
coreografia
Do gráfico, temos:
a) F maior
que
na
Terra,
já
que
a
massa
da
caixa
=
m
a
⇒
F
=
2,0
·
2,0
(N)
B) campo
elétrico
nulo.Resposta: c
ABano-luz
B www.facebook.com/ufrjobf
AB nanômetros
5,0
os dizer que umwww.sbfisica.org.br/v1/olimpiada
em
é igual
a: nulo e campo magnético não
abaixo,podemosreconheceraexistênciadeváriasforças
diminuiráeseupesoaumentará.
Elástico x: K = F =
10
∆x
C)
campo elétrico não nulo e campo magnético
nulo.
=
4,0
N
F
atuando
sobre a ginasta Cláudia e/ou a corda. Força de
b) maior
que na Terra, já que a massa da caixa
ABwww.facebook.com/ufrjobf
64 (UFRGS) Um dinamômetro fornece uma leitura de 15 N quando
5,0
Princípio
e magnético
× 1012D) campos elétrico
× 106 não nulos. (e)
×corpos
Elástico
y: K = F =
atrito,
peso,
e reação
solomostra
(normal)
podem
ser
(b) Fun9,6 × 1015 permaneceráconstanteeseupesoaumentará.
(c) 9,6
(d)
9,6
9,6
10x–9tração
Parcerias
5,0
os
e y estão pendurados
nele,do
conforme
a figura. Sen∆x
2
Respostas:
a)
2,0
m/s
;
b)
4,0
N
do a massa de y igual ao dobro da de x, qual a tração na corda que une
c) menor
na Terra,
já que a massa
facilmenteidentificadas.
a) Elásticos em série: a fo
Centroque
Brasileiro
de Pesquisas
Físicasda caixa
Parcerias
os dois corpos?
diminuiráeseupesopermaneceráconstante.
22. Na execução da coreografia ao lado, podemos reconhecer a
elásticos e a deformaçã
Lemann
76 menor
E.R. Brasileiro
existência
de
várias
forças
sobre a ginasta Cláudia e/ou a
d)Centro
queFundação
na Terra,
já dois
queblocos,
aFísicas
massa
da
A figura
seguinte
A (massa
M)atuando
ecaixa
B
derepresenta
Pesquisas
∆x = ∆x + ∆x ⇒ F =
1
K
corda. Forças de atrito, peso, tração e reação do solo (normal)
(massa
2M),
interligados
por
um
f
io
ideal
e
apoiados
em
uma
mesa
aumentaráeseupesodiminuirá.
podem ser facilmente identificadas.
Fundação
Lemann
1
semque
atrito: na Terra,Esse
Da qual: K = N/cm
e)horizontal
menor
já conjunto
que a de
massa
caixa
forças,da
aparentemente,
não está contemplado no
3
que agem em
diagrama que
permaneceráconstanteeseupesodiminuirá.
(2M)
(M) mostra as interações fundamentais do universo. Isso
b) Elásticos em paralelo
x
x
Dinamômetro
y
x
pode ser compreendido, pois, em sua essência, as forças
F
A) de atrito Ae peso são de origem eletromagnética.
B
Fn
y
PB
C)ànormal
de tração são
Aplica-se em A uma força paralela
mesa, dee intensidade
F e de
queorigem eletromagnética.
atritodoear,
decalcule:
tração são de origem gravitacional.Resolução:
acelera o conjunto. Desprezando aD)inflde
uência
(I) Px + Py = I ⇒ 2 M g + M g = 15
a) o módulo da aceleração do sistema;
Donde: M g = 5 1
b) a intensidade da força que traciona o fio.
Resolução:
EquipeUFRJ–OBF
FAB e FBA , que
12
a) A resultante externa que acelera o conjunto A + B é F :
a
(II) T = Py ⇒ T = 2 M g 2
1 em 2 : T = 2 · 5 (N)
T = 10 N
UFRN ! 2 0 0 2
y
soma das trações nos
deformação em cada e
F = Fx + Fy ⇒ K ∆x =
x
B) normal e peso são de origem gravitacional.
B
y
Donde:
K = 1,5 N/cm
Respostas: a) 1 N/cm; b
3
66 Um garoto está em
de uma corda1elástica de
Nesse caso, o alongamen
sobe, então, permanecen
como ilustra a figura 2. Ne
Lista-Aula05
Física–Jordão
Esse conjunto de forças, aparentemente, não está
contemplado no diagrama que mostra as interações
fundamentaisdouniverso.Issopodesercompreendido,
pois,emsuaessência,asforças
a) Deatritoepesosãodeorigemeletromagnética.
b) Normalepesosãodeorigemgravitacional.
c) Normaledetraçãosãodeorigemeletromagnética.
d) Deatritoedetraçãosãodeorigemgravitacional.
E10.(UFRN)Afiguraabaixorepresentaosdeslocamentosde
ummóvelemváriasetapas.Cadavetortemmóduloiguala
20m.Adistânciapercorridapelomóveleomódulodovetor
deslocamentosão,respectivamente:
E7. (G1 - CFTMG 2015) A imagem mostra um garoto sobre
um skate em movimento com velocidade constante que,
emseguida,choca-secomumobstáculoecai.
Aquedadogarotojustifica-sedevidoà(ao)
a) princípiodainércia.
b) açãodeumaforçaexterna.
c) princípiodaaçãoereação.
d) forçadeatritoexercidapeloobstáculo.
E8. (UNIP-SP)Umabalançadefarmácia(balançademola)foi
2
graduadaemkgemumlocalondeg=9,8m/s .Abalançaé
2
levada para um local onde g=10m/s . Nesse novo local,
umapessoademassa49kgsobenabalança.Aleiturana
balançaseráde:
a) 9,8kg.
d)50kg
b) 10kg.
e)490kg
c) 9kg.
E9. (UFF – 1ª Fase) O gráfico aceleração escalar (a) x
tempo (t) a seguir corresponde ao movimento de uma
partícula, desde o instante em que sua velocidade
escalar é igual a 5,0m/s.
a)
b)
20 5me 20 5m 40me 40 5m c)
100me 20 5m d) 20 5m e40m
e)100me 40 5m Gabarito
E1. 1ªLei de Newton, o Sr.Aroudo por inércia continuou seu
movimento,poisofreioparouocarraenãoele.Entãoo
cinto de segurança que está grudado no carro fez sua
funçãodepararoSr.Aroudo.
E2. 2
a) 2m/s ;
b)4N
E3. E
E4. C
E5. C
E6. C
E7.A
E8.D
E9.B
E10.C
O valor da velocidade escalar da partícula, no instante
30s, está expresso na opção:
a) 0m/s
b) 10m/s
c) 15m/s
d) 25m/s
e) 35 m/s
2
EquipeUFRJ–OBF