angloara3exercrecfinal16 - Anglo Araraquara e São Carlos

Colégio Master Anglo Araraquara
3ª série EM – Exercícios de revisão para recuperação final
Física – Adriano
1° Bimestre
1. Escreva, resumidamente, sobre a 1a lei de Newton.
2. Escreva, resumidamente, sobre a 2a lei de Newton.
3. Escreva, resumidamente, sobre a 3ª lei de Newton.
Cite todas as características das forças do par ação-reação.
4. Um objeto está sujeito às forças indicadas na figura. Os valores das forças são F 1=20N e
F2=20N. A partir dessas informações, responda:
Esse objeto está em repouso? Explique.
5. Observe a figura abaixo.
Explique o episódio a partir do conceito de inércia.
6. Um bloco de massa igual a 3 kg encontra-se inicialmente em repouso sobre uma superfície
horizontal sem atrito. A partir de um instante t=0s, duas forças F1 e F2 de valores 30N e 12N,
respectivamente, passam a atuar sobre o bloco e assim permanecem durante 5 segundos.
Responda:
a) Qual o valor da resultante de forças sobre o bloco
entre 0 e 5s?
b) Qual o valor da aceleração do bloco entre 0 e 5 s?
c) Qual o valor da velocidade para t=5s?
7. Um bloco de massa igual a 8 kg encontra-se inicialmente em repouso sobre uma superfície
horizontal com atrito. A partir de um instante t=0s, duas forças F 1(força propulsora) e F2(força
de atrito) passam a atuar sobre o bloco e assim permanecem durante 6 segundos. Durante
esse intervalo de tempo, o bloco desloca-se 72 metros. Considerando a força de atrito F2 igual a
20 N, calcule a força F1.
8. Uma partícula de massa 0,1 kg descreve um movimento circular uniforme de raio igual a
10m e velocidade escalar igual a 20 m/s. Determine:
a) A aceleração centrípeta da partícula.
b) A força resultante centrípeta sobre a partícula.
9. Uma esfera de brinquedo de massa igual a 0,6 kg é posta para girar num plano horizontal
presa a um fio de comprimento 3m. O fio suporta uma força de tração máxima igual a 80 N.
Responda:
a) Calcule a máxima velocidade escalar da esfera de modo que não ocorra a ruptura do fio.
b) Qual o valor da força de tração no fio caso a velocidade escalar da esfera seja
igual a 10 m/s?
10. Uma esfera de brinquedo de massa igual a 0,5 kg é posta para girar num plano horizontal
presa a um fio de comprimento 1 m. O fio suporta uma força de tração máxima igual a 100 N.
Responda:
a) Calcule a máxima velocidade angular da esfera de modo que não ocorra a ruptura do fio.
b) Qual o valor da força de tração no fio caso a velocidade angular da esfera seja igual a
10 rad/s?
11. Na figura a seguir estão representados um espelho plano E, um observador S e três
objetos.
a) Represente o campo visual do observador S.
b) Indique quais objetos estão no interior do campo visual do observador S e se o próprio
observador está no interior de seu campo visual.
12. Maria, localizada no ponto M, observa a imagem de Joana (J) através de um espelho plano
vertical (E) fixo a uma parede. O esquema indica as dimensões do ambiente e a largura do
espelho.
a) Desenhe o campo visual de Maria e verifique se Joana está nesse campo.
b) Calcule a distância da imagem de Maria até Joana. Indique os cálculos.
13. A figura representa um espelho plano E vertical e dois segmentos de reta AB e CD
perpendiculares ao espelho. Supondo que um raio de luz parta de A e atinja C por reflexão no
espelho, qual o valor da distância percorrida pela luz de A até C?
14. Uma garota deve comprar um espelho para instalar em seu quarto. Ela pretende comprar
um espelho que permita ver sua imagem completa refletida nele. Sabendo que ela tem 1,60m
de altura e que seus olhos estão a 1,50m do chão, ajude-a a realizar sua escolha, calculando o
que se pede.
a) Calcule o tamanho mínimo do espelho.
b) A altura mínima em relação ao solo onde pode ser colocada a extremidade inferior do
espelho.
Faça um desenho representando a situação proposta indicando as duas medidas
pedidas nos itens a e b.
15. A figura a seguir mostra um espelho côncavo e diversas posições numeradas sobre o seu
eixo principal. Um objeto e sua imagem, produzida por este espelho, são representados pelas
flechas na posição 4. Responda:
a) Identifique na figura acima o centro de curvatura e o foco do espelho esférico.
b) Caso o objeto seja colocado na posição 5, em que região diante do espelho a imagem será
formada? Explique.
16. Um espelho côncavo tem um raio de curvatura R = 40 cm. A que distância do vértice do
espelho, em centímetros, uma pessoa deve se posicionar sobre o eixo principal do espelho para
que a sua imagem seja virtual (atrás do espelho) e posicionada a 10 cm do vértice? Faça um
esquema representando a situação proposta.
2° Bimestre
17. Uma partícula em MCU de raio igual a 5 metros tem frequência igual a 5 hertz. Calcule:
a) o período
b) a velocidade angular
c) a velocidade escalar
18. Uma partícula em MCU de raio igual a 12 metros tem período igual a 4 segundos. Calcule:
a) a frequência
b) a velocidade angular
c) a velocidade escalar
19. Uma partícula em MCU de raio igual a 10 metros descreve um quarto de volta durante 2
segundos. Calcule:
a) o período
b) a frequência
c) a velocidade angular
d) a velocidade escalar
20. Observe o sistema indicado na figura abaixo em que duas engrenagens (rodas dentadas)
estão acopladas a um mesmo eixo. Compare os períodos (T), as frequências (f), as
velocidades angulares (ω) e as velocidades escalares (V) de dois pontos materiais A e B
localizados sobre a periferia de cada uma das engrenagens.
21. Observe os sistemas indicados abaixo em que dois discos estão acoplados externamente. A
maneira pela qual os discos estão acoplados – por correia ou por contato direto – tem como
consequência o fato dos discos girarem no mesmo sentido (por correia) ou em sentidos opostos
(contato direto). As outras características do sistema não são alteradas de acordo com o tipo do
acoplamento. Caso o raio do disco A seja o triplo do raio do disco B, qual o valor da frequência
de B, em hertz, admitindo que a frequência de A seja igual a 180 rpm?
22. O carrossel da figura gira em movimento circular uniforme. Duas crianças A e B estão
posicionadas a, respectivamente, 2m e 3m do centro desse carrossel. A criança B está
posicionada na periferia do carrossel e passa por sua mãe, que está parada em relação ao solo,
a cada 30 segundos. Adote π=3. Responda:
a) Quais são os valores das velocidades angulares de cada uma das crianças, em rad/s?
b) A partir de um determinado instante, com o carrossel ainda em movimento, a mãe da
criança B, fora do carrossel, começa a caminhar junto ao aparelho e à criança, preocupada com
uma possível queda de seu pequenino. Qual o valor da velocidade escalar desta mãe?
23. Um raio de luz, proveniente do interior de um meio A, incide sobre a superfície de
separação com um meio B com ângulo de incidência igual a i. O índice de refração absoluto de
B é igual a 2 e o de A é igual a 1. Pede-se:
a) De acordo com as informações no texto, desenhe os raios de luz incidente e refratado.
b) Em qual dos meios a luz apresenta maior velocidade? Explique.
N
A
B
24. O esquema a seguir representa um raio de luz r 1 que se propaga do meio 1 para o meio 2.
De acordo com as informações da figura, responda:
a) Em qual dos meios a luz propaga-se com a maior velocidade? Explique.
b) Admitindo o índice de refração n(1)=1, calcule o índice de refração n(2).
25. A figura abaixo ilustra um raio de luz incidindo na interface de dois meios, vidro e ar, de
índices de refração 2 e 1, respectivamente. Responda:
Dado: sen 30°=0,5
a) Qual o valor do ângulo limite de incidência?
b) Complete a figura admitindo que o ângulo de incidência seja igual a 45°.
26. A figura abaixo ilustra um raio de luz incidindo na interface de dois meios, vidro e ar, de
índices de refração 1,5 e 1,0, respectivamente.
Sabendo-se que o ângulo crítico, ou ângulo limite, entre o vidro e o ar é aproximadamente 42°,
a única situação que retrata corretamente as trajetórias dos raios refletido e refratado é:
27. No sistema da figura ao lado, o corpo A desliza sobre um plano horizontal sem atrito,
arrastado por B que desce segundo a vertical. A e B estão presos entre si por um fio
inextensível, paralelo ao plano, e que passa pela polia. Desprezam-se as massas do fio e da
polia e os atritos na polia e no plano. As massas de A e B valem respectivamente 32 kg e 8 kg.
Determinar a aceleração do conjunto e a intensidade da força de tração no fio.
Adotar g=10 m/s2.
28. Os dois blocos mostrados na figura repousam sobre um plano horizontal, sem atrito.
Sabendo-se que a intensidade da força de tração T no fio que une os dois blocos vale 100 N,
calcule a intensidade da força F.
29. Na figura temos três blocos de massas mA = 1kg, mB = 2kg e mC = 3kg, que podem
deslizar sobre a superfície horizontal, sem atrito, ligados por fios inextensíveis. Sendo
F = 12 N, calcule:
a) a aceleração do sistema
b) a tração no fio 2
c) a tração no fio 1
30. Um bloco de massa igual a 2 kg, inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal,
começa a deslizar para a direita, submetido a duas forças F1=10N e F2=14N como indica a
figura abaixo. Responda:
a) Calcule separadamente os trabalhos das forças indicadas durante os primeiros 100 metros de
distância percorrida?
b) Qual o valor da velocidade do bloco ao final dos primeiros 100 metros de distância
percorrida?
3° Bimestre
31. Demonstre a partir da 2a lei de Newton que a aceleração centrípeta de um satélite em
órbita é equivalente ao campo gravitacional na altitude em que o satélite se encontra.
32. Demonstre, usando a segunda lei de Newton, que a velocidade orbital de um satélite em
órbita circular ao redor da Terra pode ser calculada pela expressão abaixo. Considere:
G: constante gravitacional
M: massa da Terra
r: raio da órbita
v: velocidade de órbita
33. Seja F a força de atração do Sol sobre um planeta. Se a massa do Sol se tornasse três
vezes maior, a do planeta, cinco vezes maior, e a distância entre eles reduzida à metade, a
força de atração entre o Sol e o planeta passaria a ser:
a) 3F
b) 15F
c) 7,5F
d) 60F
34. Dois corpos atraem-se com força gravitacional que varia com a distância entre seus centros
de massas, conforme o gráfico abaixo. O valor de F assinalado no gráfico é:
a) 3
b) 12
c) 30
d) 36
e) 45
35. Um satélite artificial gira ao redor da Terra, em órbita circular de raio r, com
velocidade de translação V. Outro satélite é colocado em órbita numa trajetória circular
de raio 4r. A massa do segundo satélite é o dobro daquela do primeiro satélite. A
velocidade de translação do segundo satélite vale:
a) V
b) 2V
c) V/2
d) V2
e) V4
36. Um satélite artificial executa, em torno da Terra, uma órbita circular de raio r = 4R,
em que R é o raio do planeta Terra. Se a aceleração da gravidade
(campo gravitacional)na superfície terrestre vale 10 m/s2, determine:
a) o módulo da aceleração centrípeta do satélite;
b) o módulo de sua velocidade orbital, em m/s, considerando R = 6,4 · 106 m.
37. A Terra gira em torno do Sol numa órbita que pode ser considerada circular, com a
velocidade angular aproximadamente constante. Mantendo fixo o raio dessa órbita, mas
imaginando que a massa do Sol fosse quatro vezes maior do que realmente é, a velocidade
escalar do movimento de translação da Terra seria:
a) duas vezes maior.
b) quatro vezes maior.
c) a mesma.
d) a metade.
e) nenhuma das anteriores.
38. O som de um apito é analisado com o uso de um medidor que, em sua tela, visualiza o
padrão apresentado na figura abaixo. O gráfico representa a variação da pressão que a onda
sonora exerce sobre o medidor, em função do tempo, em µs (1 µs = 10-6 s). Analisando o
gráfico e a tabela de intervalos de frequências audíveis por diferentes seres vivos, responda:
a) Quais os valores do período e da frequência do som do apito?
b) Quais seres vivos indicados na tabela conseguem ouvir o som
do apito?
39. Um estudo de sons emitidos por instrumentos musicais foi realizado usando um microfone
ligado a um computador. O gráfico a seguir, reproduzido na tela do monitor, registra o
movimento do ar captado pelo microfone, em função do tempo, medido em milissegundos
(1ms=10-3 s), quando se toca uma nota musical em um violino. Consultando a tabela e o
gráfico, responda:
a) Quais os valores do período e da frequência do som emitido pelo violino?
b) Qual a nota musical correspondente ao som emitido?
40. Uma onda mecânica tem sua intensidade em função do tempo representada na figura
abaixo. A partir das informações da figura, responda:
a) Qual o valor da frequência da onda?
b) Caso a velocidade de propagação da onda seja 20 m/s
qual o valor do seu comprimento de onda ?
41. Um grande aquário, com paredes laterais de vidro, permite visualizar, na superfície da qual,
uma onda que se propaga. A figura representa o perfil de tal onda no instante T 0. Durante sua
passagem, uma bóia, em dada posição, oscila para cima e para baixo e seu deslocamento
vertical (y), em função do tempo, está representado no gráfico.
Com essas informações, é possível concluir que a onda se propaga com uma velocidade,
aproximadamente, de:
42. Uma onda transversal propagando-se pelo espaço é representada abaixo pelos gráficos x-y e yt, nos quais y representa a amplitude, x a posição e t o tempo. Após a análise dos gráficos, pode-se
afirmar que o comprimento de onda, o período, a freqüência e a velocidade de propagação dessa
onda são iguais a:
43. A sucessão de pulsos representada na figura a seguir foi produzida em 1,8 segundos.
Determine a frequência e o período da onda.
4° Bimestre
44. Um carrinho de massa 2 kg inicia um movimento, a partir do repouso, sob a ação de uma
força resultante de 20 N que atua durante 2 s. Qual o valor do impulso aplicado pela força
resultante durante esse intervalo de tempo e qual é a quantidade de movimento final desse
carrinho?
45. Em relação ao exercício anterior, calcule a velocidade final do carrinho.
46. Um carrinho de massa igual a 1,5 kg está em movimento retilíneo com velocidade de 2,0
m/s quando fica submetido a uma força resultante de intensidade 4,0 N, na mesma direção e
sentido do movimento, durante 6 s. Ao fim dos 6 s, a quantidade de movimento e a velocidade
do carrinho têm valores, em unidades do SI, respectivamente, iguais a:
47. Na cobrança de uma falta, uma bola de futebol de massa 0,4 kg sai com velocidade de 25
m/s. O tempo de contato entre o pé do jogado e a bola é de 0,05. A força média, em newtons,
aplicada na bola pelo pé do jogador é:
48. Um jogador de tênis recebe uma bola de massa 0,1 kg com velocidade de 20m/s e a rebate
na mesma direção e em sentido contrário com velocidade de 40m/s. Se a bola permanecer 0,1s
em contato com a raquete, calcule o módulo da força aplicada pela raquete sobre a bola.
49. Um corpo de massa 8,0 kg move-se para sul com velocidade de 3,0 m/s e, após certo
tempo, passa a mover-se para leste com velocidade de 4,0 m/s. A variação da quantidade de
movimento do corpo nesse intervalo de tempo tem intensidade, em kg m/s, de:
a) 12 b) 24 c) 32 d) 40 e) 56
50. Dois corpos idênticos A e B, perfeitamente elásticos, têm massas iguais a 2,0kg. O corpo B
está em repouso sobre uma superfície plana bem polida e horizontal. O corpo A é liberado do
repouso de uma rampa bem polida, de uma altura h=0,8m, como mostra a figura. Considere
que a aceleração da gravidade local é de 10m/s 2.
a) determine qual será a velocidade do corpo A quando o mesmo atingir a superfície horizontal.
b)Supondo que o corpo A colida frontal e elasticamente com o corpo B, determine quais serão
as velocidades dos corpos A e B imediatamente após a colisão.
51. Dois blocos A e B, de massas 0,2 kg e 0,8 kg, respectivamente, estão presos por um fio,
com uma mola ideal comprimida entre eles. A mola comprimida armazena 32 J de energia
potencial elástica. Os blocos estão inicialmente em repouso, sobre uma superfície horizontal e
lisa. Em um dado instante, o fio se rompe liberando os blocos. Calcule a velocidade do bloco A,
em m/s.
52. O pêndulo balístico é um sistema utilizado para medir a velocidade de um projétil que se
move rapidamente. O projétil de massa m• é disparado em direção a um bloco de madeira de
massa m‚, inicialmente em repouso, suspenso por dois fios, como ilustrado na figura. Após o
impacto, o projétil se acopla ao bloco e ambos sobem a uma altura h.
a) Considerando que haja conservação da energia mecânica, determine o módulo da velocidade
do conjunto bloco-projétil após o impacto.
b) A partir do princípio da conservação da quantidade de movimento, determine a velocidade
inicial do projétil.
53. Um bloco de massa m, abandonado de uma altura h, desliza sem atrito até chocar-se
elasticamente com outro bloco de massa 2m em repouso, conforme figura a seguir. Após esta
colisão, o segundo bloco percorre o trecho BC, onde há atrito, alcançando uma altura2h/9. Com
base no exposto, calcule:
a) A velocidade dos blocos imediatamente após o choque.
b) A energia dissipada pelo atrito.
54. Na figura a seguir, a haste 2 está ligada à haste 1 através de uma articulação móvel (ponto
O). A haste 2 está na horizontal e sustenta o bloco de peso 30N colocado em C. Sabe-se que
AO=1,0m e AC=2,0m. As massas das hastes e do cabo AB são desprezíveis. Calcule a tração
sobre o cabo vertical AB, com o sistema em equilíbrio.
55. Considere a massa de A igual a 4 kg e g=10m/s 2. Nessas condições, calcule o peso da
barra.
56. Em um parque de diversão, Carlos e Isabela brincam em uma gangorra que dispõe de dois
lugares possíveis de se sentar nas suas extremidades. As distâncias relativas ao ponto de apoio
(eixo) estão representadas conforme a figura a seguir. Sabendo-se que Carlos tem 60 kg de
massa e que a barra deve permanecer em equilíbrio horizontal, calcule a massa de Isabela.
57. A figura a seguir apresenta as dimensões aproximadas do braço de uma pessoa normal. A
força potente F1, exercida pelo bíceps atua a uma distância de 4cm da articulação (ponto fixo)
enquanto um peso F2=5kgf=50N é sustentado pela mão a uma distância de 32cm do ponto
fixo. Desconsiderando o peso do braço, calcule a força exercida pelo bíceps.