Lista de Exercícios 2 (ATUALIZADA) Arquivo

Instituto de Física de São Carlos – USP
Licenciatura em Ciências Exatas
Disciplina: SLC0624 – Fundamentos de Mecânica
Professora: Cibelle Celestino Silva
Lista 2
1) Para evitar que acidentes de trânsito aconteçam, a velocidade desenvolvida por veículos
coletivos deve ser rigorosamente controlada; além disso, eles têm que passar por uma
manutenção mecânica periódica e preventiva, principalmente nos freios. Assim, qual
aceleração mínima os freios de um ônibus deverão suportar para que, rodando a 72km/h,
ele pare em até 4 segundos antes de se chocar contra um muro? Qual é a menor
distância entre o ônibus e o muro para que o choque não aconteça? Em tal situação, o
que podemos dizer sobre o tempo de resposta do motorista?
2) Um carro esportivo BMW acelera, em terceira marcha, de 48,3 km/h para 80,5 km/h em
3,70 s.
a) Qual é a aceleração média desse carro, em m/s2?
b) Se o carro mantivesse essa aceleração, qual seria sua velocidade 1 segundo
depois? Para um carro esportivo que normalmente é conhecido pela sua
qualidade de ‘0 a 100km/h’ em poucos segundos, o que podemos dizer sobre
esse carro?
3) Um veículo está a 45m de um semáforo quando ele muda para o amarelo. Se o motorista
conseguir acionar o freio imediatamente, aplicando uma aceleração constante de 10m/s2,
calcule com que velocidade máxima o veículo deverá estar andando, a fim de que ele
consiga parar no semáforo. Supondo que o semáforo esteja em área urbana, o que
podemos dizer sobre o tempo de resposta do motorista? Seria possível ele parar em uma
situação real? Justifique suas respostas.
4) Em uma cama elástica, um ginasta é alçado verticalmente para cima e atinge a elevação
máxima de 5m em relação a ela.
a) Qual deve ser a velocidade inicial de lançamento do ginasta, considerando a
intensidade da aceleração gravitacional igual a 10m/s2? O que podemos concluir
de tal valor?
b) Escreva as equações horárias para a altura e a velocidade do ginasta, tomando
como origem a cama elástica.
c) Depois de quanto tempo o ginasta toca novamente a cama elástica? O que
podemos dizer dos resultados obtidos?
d) Faça um esboço do gráfico de v x t.
5) Uma pessoa lança uma bola diretamente para cima com velocidade inicial de 20m/s.
Despreze a resistência do ar.
a) Quanto tempo a bola ficará no ar? Tal acontecimento é possível?
b) Qual a maior altura alcançada pela bola?
c) Quantos segundos depois do lançamento a bola estará 15m acima do ponto de
lançamento? O que podemos dizer dos resultados obtidos?
6) Na figura abaixo está representado o movimento unidimensional de uma partícula.
a) Qual a aceleração nos intervalos AB, BC e CE?
b) Qual a distância entre a partícula e seu ponto de origem depois de 10s?
c) Trace o gráfico do deslocamento da partícula em função do tempo. Identifique os
instantes A, B, C, D e E.
d) Em que instante a partícula movimenta-se mais lentamente?
e) O que significam os valores negativos de velocidade?
7) Quando resolvemos problemas de queda livre próxima a superfície da Terra é importante
lembrar que a resistência do ar pode fazer um papel essencial na resolução dos
mesmos. Se seus efeitos forem significantes, nós podemos obter resultados que
divergem do real, se a ignorarmos. Como podemos então decidir quando é válido ignorar
os efeitos da resistência do ar? Uma maneira é perceber que enquanto a velocidade de
um objeto em queda livre aumenta, aumenta também a resistência do ar sobre ele. Logo,
enquanto o objeto cai, sua velocidade de queda aumenta, mas a aceleração para baixo
diminui. Sob tais circunstâncias, o objeto vai chegar no que podemos chamar de
velocidade terminal. Tal velocidade depende da massa do objeto e da área da seção
transversal do mesmo. Ao chegar a sua velocidade terminal, a aceleração do corpo é
zero. Para um ‘típico’ paraquedista, a velocidade terminal de queda é 50m/s. Até atingir
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metade de tal velocidade, sua aceleração seria g. Vamos assumir que a metade do
valor da velocidade terminal é o limite de onde podemos usar as equações de movimento
com aceleração constante e assumindo que o paraquedista partiu do repouso:
a) Estime o quão longe, e por quanto tempo, o paraquedista caiu antes de não
podermos mais considerar sua aceleração constante.
b) Repita a análise para uma bola de tênis de mesa, que tem uma velocidade
terminal de 5,0m/s.
c) O que podemos concluir comparando ambos os resultados?