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Lista de Exercícios - 1º ano - Física- 3º trimestre
Aluno: ____________________________________________
Série: _________ Turma: _________ Data: ______
Questão 1
Um homem deseja manter suspensa e em repouso uma caixa de massa M. Para isso, ele faz uso de
cordas e de polias. Qual esquema ele deve usar para manter a caixa suspensa em repouso com
menor esforço e por quê? Considere desprezíveis o atrito da corda com as polias, as massas das
cordas e as massas das polias.
A) Ele deve usar o esquema A, pois precisaria exercer uma força com a metade da intensidade do
peso da caixa.
B) Ele deve usar o esquema B, pois precisaria exercer uma força com a metade da intensidade do
peso da caixa.
C) Ele deve usar o esquema A, pois precisaria exercer uma força com um terço da intensidade do
peso da caixa.
D) Ele deve usar o esquema B, pois precisaria exercer uma força com um terço da intensidade do
peso da caixa.
E) Ele pode usar qualquer um dos esquemas, pois o número de polias é o mesmo nos dois esquemas.
Questão 2
Marte é o futuro
1
Aos onze anos de idade, no final dos anos 1960, o
clímax do entusiasmo de qualquer menino era alcançado
com um foguete Saturno-5, que levou o homem à Lua em 20
de julho de 1969. Depois da Lótus verde de Jim Clark, claro,
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que voava baixo nas pistas de automobilismo. Tudo de bom
ainda era “made in USA”, como as cobiçadas calças Lee
(pelas quais um adolescente brasileiro pagava os olhos da
cara junto a importadores clandestinos). Hoje as façanhas da
corrida espacial são produzidas na China, como quase tudo
mais. Prepara-se a Longa Marcha para a Lua e, talvez, Marte. A empreitada soa tão verossímil quanto a consagração do
vocábulo “taikonauta” no dicionário espacial, ao lado de
“astronauta” (Estados Unidos) e “cosmonauta” (Ex-União
Soviética).
Naquela noite de julho em Ubatuba, quarenta anos
atrás, foi preciso encontrar um aparelho de TV. Poucas casas de veraneio no bairro do Itaguá, do lado de lá do aeroporto
onde pousaram alguns DC-3 da Vasp, contavam com
esse eletrodoméstico de luxo. Pai e filho acabaram por
encontrá-lo no casebre de um dos moradores permanentes,
num arrabalde povoado por caiçaras. Foi uma grande decepção em preto e branco. Era péssima a qualidade da imagem
recebida pelo par de antenas em V, apesar dos suplicantes
chumaços de palha de aço nas pontas. Manchas e fantasmas se arrastavam pelo que bem poderia ser um cenário
montado com queijo suíço, como pronunciou um dos céticos
presentes. O feito se confirmaria depois com a publicação
das famosas fotos da câmera Hasselblad nas revistas ilustradas. Duvidava quem queria, e acreditava quem tinha
imaginação e fé na tecnologia. Revolução Verde, Guerra Fria
e Era Atômica iam de vento em popa.
O pouso na Lua não foi só o ápice da corrida espacial.
Foi também o passo inicial do turbocapitalismo que dominaria
as três décadas seguintes. Capitalismo avançado, sim,
mas dependente, porém, de matérias-primas do século 19:
aço, carvão, óleo. Lançar-se ao espaço implicava algum
reconhecimento dos limites da Terra. Ela era azul, como já
testemunhara o astronauta pioneiro Yuri Gagarin, mas finita.
Com o império da tecnociência ascendeu também sua
nêmesis*, representada pelo movimento ambiental. Fixar
Marte como objetivo para dentro de 20 ou 30 anos, hoje,
parece tão louco quanto chegar à Lua em dez, como determinou John F. Kennedy. Não há um imperialista visionário
como ele à vista, e isso é bom. A ISS (Estação Espacial
Internacional) representa a prova viva de que certas metas
só podem ser alcançadas pela humanidade como um todo,
não por nações forjadas no tempo das caravelas, ávidas por
constituir impérios duradouros e exercer uma hegemonia
política em nível planetário.
Uma missão a Marte trará outros benefícios para o
imaginário terráqueo. Se Neil Armstrong e Buzz Aldrin encontraram na Lua um satélite morto, cinzento, desértico e
coberto de cicatrizes, Marte serão outros quinhentos.
Antes de mais nada, vale lembrar que é um planeta de
verdade, não um apêndice. Mais vermelho do que cinza. Em
vez de crateras e mais crateras, algumas paisagens familiares aos humanos: vales, ravinas, dunas, montanhas. Um
mundo morto mais recentemente, quem sabe apenas moribundo, com resquícios de água e microrganismos.
60 Marte é o futuro da humanidade. Ele nos fornecerá a
experiência vívida e a imagem perturbadora de um planeta
devastado, inabitável. Destino certo da Terra em vários
milhões de anos. Ou, mais provável, em poucas décadas, se
prosseguir o saque a descoberto de tanta energia fóssil pelo
65 hipercapitalismo globalizado, inflando a bolha ambiental.
Todo sucesso, portanto, à Missão Planeta Vermelho. Ela nos
trará de volta ao Azul.
*Nêmesis = vingança exigida, retaliação necessária, tributo cobrado.
(Adaptado de Marcelo Leite, Folha de S.Paulo, 26 jul. 2009.)
Num trecho retilíneo de uma pista de automobilismo há uma lombada cujo raio de curvatura é de 50
m. Um carro passa pelo ponto mais alto da elevação com velocidade v, de forma que a interação
entre o veículo e o solo (peso aparente) é
Nestas condições, em m/s, o valor de v é
(A) 10
(B) 20
(C) 30
(D) 40
(E) 50
Questão 3
neste ponto. Adote g = 10 m/s2.
Antes do primeiro voo de Santos Dumont, realizado em um avião no início do século XX, relatos
referem que o padre jesuíta brasileiro Bartolomeu de Gusmão, também conhecido como padre
voador, realizou, em um balão, um voo de 1 km. Para voar em um balão, é necessário preenchê-lo
com um gás que apresente densidade menor que a do ar atmosférico, tal como o hélio ou o próprio ar
aquecido. Nesse caso, o balão deve possuir queimadores equipados com cilindros de combustível,
usualmente propano (C3H8). Quando o peso do balão for menor que o empuxo provocado pelo ar
deslocado, o balão sobe. Como a pressão atmosférica diminui com o aumento da altitude, o empuxo
sobre o balão torna-se menor, em uma altura na qual o balão atinge um equilíbrio e pode deslocar-se
horizontalmente. Para temperatura constante, a pressão atmosférica p em função da altura h, a partir
da superfície terrestre, é descrita pela equação p = p(h) = p0 e
, em que p0 é a pressão
atmosférica na superfície da terra, M, a massa molar média do ar (0,0289 kg/mol), g, a aceleração da
gravidade (10 m/s2), R, a constante universal dos gases (8,3 J · mol–1 · K–1 ou 8,3 kPa · L · mol–1 · K–1) e
T, a temperatura absoluta.
Com base nessas informações e considerando ideais todos os gases envolvidos no funcionamento de
um balão, julgue os itens a seguir (certo ou errado).
• Considere que uma mola com constante elástica k = 11 N/m esteja presa a um balão, sustentando
uma massa de 250 g, na vertical, inicialmente em equilíbrio. Se, no início da subida do balão, tiver se
observado que essa mola sofreu uma distensão de 4 cm, então é correto afirmar que o peso aparente
da massa era 19% maior que o seu peso real.
• Se um balão se deslocar ao longo de uma equipotencial gravitacional, o trabalho realizado pela
força gravitacional será nulo.
• Se a velocidade de escape do planeta Terra, para um objeto que esteja na mesma altura de um
balão, for de 10 km/s, então uma molécula de metano que esteja à temperatura de 100 oC no interior
de um balão terá velocidade suficiente para escapar da Terra.
Questão 4
"A escada rolante é uma das maiores e mais caras máquinas que as pessoas usam de forma regular;
contudo, é também uma das mais simples. De maneira simplificada, uma escada rolante é apenas
uma variação da correia de transporte."
Disponível em <http://ciencia.hsw.uol.com.br/escadas-rolantes.htm>
Consideremos um homem de massa igual a 80 kg, em pé, parado sobre uma escada rolante que
desce com velocidade constante.
Nesse caso,
a) indique o sentido e a direção da força que a escada rolante faz sobre o homem;
b) calcule o módulo da força que a escada faz sobre o homem.
Questão 5
A cana-de-açúcar depois de cortada é transportada até a usina por treminhões, que são compostos
pela cabina, também chamada de cavalo, e mais dois reboques. Por lei, a carga máxima permitida
que pode ser transportada por um treminhão é de 60 toneladas; entretanto, cada reboque pode
suportar uma carga máxima de até 45 toneladas.
Considere que:
• os reboques estão acoplados por um cabo de massa desprezível o qual pode suportar uma tensão
máxima de até 35 × 10³ N;
• o papel do cavalo é aplicar uma força F nos dois reboques, conforme ilustração a seguir.
Nesse contexto, o cavalo, em um trecho reto, consegue imprimir uma aceleração máxima de módulo
0,5 m/s² ao treminhão transportando carga máxima permitida. A partir dessas informações,
desprezando as massas dos reboques e da cabina, identifique as afirmativas corretas:
I. A tensão máxima que o cabo vai suportar é de 27,5 × 10³ N.
II. A tensão mínima que o cabo vai suportar é de 7,5 × 10³ N.
III. A tensão no cabo dependerá da distribuição da carga nos dois reboques.
IV. A força que o motor do caminhão aplicará aos dois reboques é de 30 × 10³ N.
V. A força que o motor do caminhão aplicará aos dois reboques dependerá da distribuição da carga
nos mesmos.
Questão 6
A estrutura tridimensional de uma proteína determina sua função biológica. Como exemplo, pode-se
citar a queratina, a proteína que constitui os cabelos, rica em cisteína e estabilizada por numerosas
ligações dissulfeto (S – S).
Os processos de alisamento e enrolamento artificiais dos cabelos utilizam substâncias químicas
redutoras e altas temperaturas para o rompimento das ligações dissulfeto. O rearranjo dessas
ligações na -hélice da queratina do cabelo remove, ou introduz, tensões na fibra, surgindo assim o
efeito estético do cabelo liso ou crespo. A propriedade física que as ligações dissulfeto conferem à
queratina do cabelo é
(A) refletividade.
(B) densidade.
(C) condutividade térmica.
(D) resistência mecânica.
(E) volume.
Questão 7
A experiência ilustrada abaixo representa um relógio de areia que está apoiado sobre uma balança
digital, considerando os seguintes tempos: t = 0h , t = 0,001h e t = 1h, em que h representa hora(s).
Na situação 2, a medida do peso do relógio de areia:
A permanece constante.
B diminui e depois aumenta.
C aumenta.
D aumenta e depois diminui.
E aumenta de forma contínua.
Questão 8
A figura a seguir representa o plano inclinado ABFE, inserido em um paralelepípedo retângulo
ABCDEFGH de base horizontal, com 6 m de altura
, em repouso, apoiado no solo.
, 8 m de comprimento
e 15 m de largura
Considere o deslocamento em movimento retilíneo de um corpo P1 de M até N e de um corpo P2 de A
até F.
Admita as seguintes informações:
- P1 e P2 são corpos idênticos;
- F1 e F2 são, respectivamente, as componentes dos pesos de P1 e P2 ao longo das respectivas
trajetórias;
- M e N são, respectivamente, os pontos médios das arestas AB e EF.
Considerando esses dados, a razão
equivale a:
(A)
(B)
(C)
(D)
Questão 9
A figura a seguir representa um elevador em movimento com velocidade constante.
A tração (T) do cabo durante o movimento de subida é:
a. maior que o peso do elevador.
b. maior que durante o movimento de descida.
c. igual durante o movimento de descida.
d. menor que durante o movimento de descida.
e. menor que o peso do elevador.
Questão 10
A figura ilustra um pequeno bloco A, de massa 1 kg, sobre um grande bloco B, de massa 4 kg. Não há
atrito entre os blocos. As forças horizontais paralelas possuem módulos constantes FA = 24 N e FB =
12 N. Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 e coeficiente de atrito cinético entre o
bloco B e a superfície horizontal igual a 0,2, o módulo da aceleração relativa entre os blocos,
enquanto um bloco estiver sobre o outro, vale em m/s2:
A) 9,5
B) 10
C) 10,5
D) 23,5
E) 24,5
Questão 11
A figura mostra um bloco de peso 10 N em equilíbrio contraindo uma mola ideal de constante elástica
100 N/m. Não existe atrito entre o bloco e o plano inclinado e sabe-se que sen( ) = 0,8 e cos( ) =
0,6. Considere que a energia potencial elástica é nula quando a mola não está nem contraída nem
distendida, e que a energia potencial gravitacional é nula no nível do ponto P, situado a uma altura de
10 cm acima do centro de massa do bloco. Nesse contexto, pode-se afirmar que a soma das energias
potenciais elástica da mola e gravitacional do bloco na situação da figura vale:
A) −0,68 J
B) −0,32 J
C) zero
D) 0,32 J
E) 0,68 J
Questão 12
A figura a seguir representa um sistema composto por uma roldana com eixo fixo e três roldanas
móveis, no qual um corpo R é mantido em equilíbrio pela aplicação de uma força F, de uma
determinada intensidade.
Considere um sistema análogo, com maior número de roldanas móveis e intensidade de F inferior a
0,1% do peso de R.
O menor número possível de roldanas móveis para manter esse novo sistema em equilíbrio deverá
ser igual a:
(A) 8
(B) 9
(C) 10
(D) 11
Questão 13
A importância e a obrigatoriedade do uso do cinto de segurança nos bancos dianteiros e traseiros dos
veículos têm sido bastante divulgadas pelos meios de comunicação. Há grande negligência
especialmente quanto ao uso dos cintos traseiros. No entanto, existem registros de acidentes em que
os sobreviventes foram apenas os passageiros da frente, que estavam utilizando o cinto de
segurança.
Quando necessário, use g = 10 m/s2 e π = 3.
a) Considere um carro com velocidade v = 72 km/h que, ao colidir com um obstáculo, é freado com
desaceleração constante até parar completamente após Δt = 0,1 s. Calcule o módulo da força que o
cinto de segurança exerce sobre um passageiro com massa m = 70 kg durante a colisão para mantêlo preso no banco até a parada completa do veículo.
b) Um passageiro sem o cinto de segurança pode sofrer um impacto equivalente ao causado por uma
queda de um edifício de vários andares. Considere que, para uma colisão como a descrita, a energia
mecânica associada ao impacto vale E = 12 kJ. Calcule a altura de queda de uma pessoa de massa m
= 60 kg, inicialmente em repouso, que tem essa mesma quantidade de energia em forma de energia
cinética no momento da colisão com o solo.
Questão 14
A primeira Lei de Newton afirma que, se a soma de todas as forças atuando sobre o corpo é zero, o
mesmo
a) terá um movimento uniformemente variado.
b) apresentará velocidade constante.
c) apresentará velocidade constante em módulo, mas sua direção pode ser alterada.
d) será desacelerado.
e) apresentará um movimento circular uniforme.
Questão 15
Analisando o diagrama de fases da água, conclui-se que é possível liquefazer o gelo por aumento de
pressão. A 1,0 atm e –4 oC, por exemplo, essa pressão é da ordem de 140 atm. Esse processo é
apresentado, através de um modelo simplificado, em livros didáticos do ensino médio, quando se
considera, por exemplo, que um patinador desliza no gelo com base apenas nesse fenômeno.
Desse modo, considere um patinador sobre o gelo usando um patim conforme a especificação da
figura
e admita que a espessura do metal em contato com o gelo é de 1,0 mm.
Com base nas informações, calcule a massa, em kg, que o patinador deve ter, de modo a liquefazer o
gelo por pressão, e confirme se o modelo é, ou não, adequado.
Dados:
g = 10 m/s2
1 atm = 105 N/m2
(A) 11, não.
(B) 40, sim.
(C) 80, sim.
(D) 140, não.
(E) 280, não.