Agrupamento de escolas de Ponte de Sor

Agrupamento de escolas de Ponte de Sor
Escola Secundária de Ponte de Sor
Ficha de Trabalho N.º3
Física 12ºAno
Ano letivo 2014/2015
1. Dois corpos A e C, de massas respetivamente, iguais a 35 kg e 15 kg, estão ligados por meio de um fio
inextensível e de massa desprezável. A e B deslizam sem
atrito sobre um plano horizontal, sendo a massa de B
igual a 20 kg. Considere g = 10 m s-2.
1.1. Represente e identifique as forças que atuam em
cada um dos corpos.
1.2. Determine o módulo da aceleração do corpo C.
1.3. Determine a intensidade da força exercida por B
sobre A.
1.4. Calcule o módulo da tensão no fio.
2. Um bloco, de massa 4,0 kg, é lançado, para cima, a partir da base de um plano de inclinação 30 o, com
uma velocidade v0 = 6,0 m.s-1. Considere o atrito desprezável e g = 10 m s-2.
2.1. Determine, por via energética, a altura h a que o bloco sobe.
2.2. Determine, através das equações do movimento, essa altura
h.
2.3. Se, em seguida, o bloco fosse largado dessa altura h, com
que velocidade atingiria a base do plano? Justifique.
2.4. Exercendo uma força com a direção da rampa, era possível
fazer subir o bloco até à altura h, com velocidade
constante?
2.5. Determine a variação da energia mecânica do bloco nas condições da alínea 2.4..
3. Um balde, com 1,0 kg de água, ligado a uma corda de 1,0 m de comprimento, é posto a rodar num plano
vertical. Despreze a resistência do ar e considere g = 10 m s-2.
3.1. Determine o valor da velocidade mínima capaz
de fazer com que a água não seja derramada
quando o balde se encontra no topo da
trajetória.
3.2. Indique a intensidade da força exercida pelo
balde sobre a água, quando se encontra no
topo da trajetória.
3.3. Suponha que a força da tensão máxima na
corda era de 55 N. Verifique, por cálculo, se a
corda rebentaria antes de atingir a posição mais baixa.
4. Num parque de diversões, um baloiço gigante tem uma
plataforma giratória com 5,0 m de diâmetro, da qual estão
suspensas cadeiras por intermédio de correntes com o
comprimento de 2,5 m. Quando o sistema roda a velocidade
constante, as correntes fazem com a vertical um ângulo de 30o.
Despreze o atrito e a resistência do ar e considere g = 10 m.s-2.
4.1. Calcule o módulo da tensão exercida por uma corrente
sobre a cadeira se a massa do conjunto (cadeira + pessoa)
for de 60 kg.
4.2. Determine o valor da velocidade da cadeira.
4.3. O que acontece ao valor do ângulo θ quando a velocidade angular aumenta? Justifique.
4.4. Verifique que o tempo de uma volta completa no baloiço é de 5,0 s.
Ficha de Trabalho N.º3
1
5. Um corpo de massa 4,0 kg é empurrado, sob a ação de uma força horizontal, 𝐹⃗ , ao longo de uma rampa
que faz um ângulo de 36o com o plano horizontal. Os coeficientes de atrito estático e de atrito cinético
entre as superfícies são μe = 0,68 e μc = 0,33, respetivamente.
5.1. Qual é a intensidade da força que se deve exercer para que o
corpo suba ao longo do plano, com velocidade constante?
5.2. O que acontece ao corpo se deixar de ser empurrado?
5.3. Deduza a expressão que relaciona o coeficiente de atrito
estático com o ângulo máximo, 𝜃máx , para o qual o corpo,
abandonado no plano, começaria a deslizar.
6. O “poço da morte” é uma das atrações de alguns parques de diversões. Consiste num compartimento
cilíndrico que roda em torno de um eixo vertical. No início, as pessoas entram e ficam de pé, sobre a
base do poço e encostadas à parede cilíndrica. Quando o poço começa a rodar, a velocidade de rotação
aumenta gradualmente e, quando atinge um determinado valor, a base do poço é retirada (abre-se)
ficando as pessoas suspensas e comprimidas contra a parede do
poço. Considere que o coeficiente de atrito médio entre as pessoas
e a parede é μe = 0,25 e que a base do poço abre quando o cilindro
roda a 30 rpm.
6.1. Desenhe o diagrama de forças que atuam no centro de massa
de uma das pessoas quando a base do poço já se abriu.
6.2. Deduza a expressão que relaciona o coeficiente de atrito
estático com a velocidade angular e com o raio mínimo que
deve ter o poço para que as pessoas não caiam quando a base
do poço abre.
6.3. Determine o diâmetro do poço para as condições referidas
(g = 10 m s-2).
7. Uma pequena esfera A, de massa 250 g, suspensa
do ponto P por um fio inextensível, de
comprimento 1,5 m e massa desprezável, executa
um movimento circular e uniforme no plano
horizontal, à distância h = 60 cm do solo. O fio faz
com a vertical um ângulo de 37o. Considere que o
movimento se efetua no sentido indicado na
figura e que são desprezáveis todas as forças
resistentes.
7.1. Prove, por considerações energéticas, que o
movimento circular executado pela esfera é
uniforme.
7.2. Num dado instante corta-se o fio quando a
esfera passa na posição A. Determine a
velocidade da esfera nesse instante.
7.3. Calcule as coordenadas do ponto onde a esfera toca o solo horizontal.
8. Um bloco de massa 400 g é abandonado no ponto A e desliza sem
atrito, ao longo da pista de diâmetro 2,0 m, representada na
figura. A força que a pista exerce sobre o corpo, no ponto D, é
igual a metade da força gravítica.
8.1. Represente as forças que atuam no corpo, em B e D.
8.2. Calcule:
8.2.1. O valor da altura h.
8.2.2. A força exercida pela pista sobre o corpo, no ponto B.
Bom trabalho!!!
Ficha de Trabalho N.º3
2