fisica - Colégio FAAT

Colégio FAAT
Ensino Fundamental e Médio
Recuperação do 4° Bimestre – Física
Conteúdo:
A seguir apresenta-se o conteúdo contemplado no programa de recuperação:

Trabalho e Potência;

Energia Mecânica (conservação e TEC).
Lista de exercícios
(A) Considere um bloco de massa m ligado a uma mola de constante elástica k = 20 N/m, como
mostrado na figura a seguir. O bloco encontra-se parado na posição x = 4,0 m. A posição de
equilíbrio da mola é x = 0.
O gráfico a seguir indica como o módulo da força elástica da mola varia com a posição x do bloco.
O trabalho realizado pela força elástica para levar o bloco da posição x = 4,0 m até a posição x = 2,0,
em joules, vale
a) 120
d) 160
b) 80
e) 80
c) 40
(B) Um corpo de massa m desliza sobre o plano horizontal, sem atrito ao longo do eixo AB,
sob ação das forças F1 e F2 de acordo com a figura a seguir. A força F1 é constante, tem
módulo igual a 10 N e forma com a vertical um ângulo θ = 30°.
A força F2 varia de acordo com o gráfico a seguir:
Dados sen 30º = cos = 60º = 1/2
O trabalho realizado pela força resultante (F1; F2) para que o corpo sofra um
deslocamento de 0 a 4 m, em joules, vale
a) 20
d) 50
b) 47
e) 40
c) 27
(C) Para colocar um pacote de 40 kg sobre a carroceria de seu veículo, um entregador de
encomendas utiliza uma rampa inclinada para puxá-lo. A rampa, de 3 m de
comprimento, está apoiada no chão e na carroceria e faz um ângulo de 20° com o
chão, que é plano. O coeficiente de atrito cinético entre a rampa e o pacote é 0,2 O
entregador emprega uma força sobre o pacote que o faz subir pelo plano inclinado
com velocidade constante. O entregador não desliza sobre a carroceria quando puxa o
pacote. Considerando o enunciado, o cos 20° = 0,94 o sem 20° = 0,34 e a g = 10 m/s².
Faça o diagrama de corpo livre e calcule o trabalho realizado pelo entregador sobre o
pacote até este alcançar a carroceria do veículo.
(D) Um elevador de 500 kg deve subir uma carga de 2,5 toneladas a uma altura de 20
metros, em um tempo inferior a 25 segundos. Qual deve ser a potência média mínima
do motor do elevador, em kW?
Dado: g = 10 m/s².
a) 20
d) 38
b) 16
e) 15
c) 24
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
A(s) questão(ões) refere(m)-se ao enunciado abaixo.
Na figura abaixo, estão representados dois pêndulos simples, X e Y de massas iguais a 100 g.
Os pêndulos, cujas hastes têm massas desprezíveis, encontram-se no campo gravitacional
terrestre. O pêndulo Y encontra-se em repouso quando o pêndulo X é liberado de uma altura h
= 0,2 m em relação a ele. Considere o módulo da aceleração da gravidade g = 10 m/s².
(E) Qual foi o trabalho realizado pelo campo gravitacional sobre o pêndulo X, desde que
foi liberado até o instante da colisão?
a) 0,02 J
d) 20,0 J
b) 0,20 J
e) 200,0 J
c) 2,00 J
(F) Em uma bancada horizontal da linha de produção de uma indústria, um amortecedor
fixo na bancada tem a função de reduzir a zero a velocidade de uma caixa, para que
um trabalhador possa pegá-la. Esse amortecedor contém uma mola horizontal de
constante elástica k = 180 N/m e um pino acoplado a ela, tendo esse conjunto massa
desprezível. A caixa tem massa m = 3 kg e escorrega em linha reta sobre a bancada,
quando toca o pino do amortecedor com velocidade V0.
Sabendo que o coeficiente de atrito entre as superfícies da caixa e da bancada é 0,4,
que a compressão máxima sofrida pela mola quando a caixa para é de 20 cm e
adotando g = 10 m/s2, calcule o trabalho, em joules, realizado pela força de atrito que
atua sobre a caixa desde o instante em que ela toca o amortecedor até o instante em
que ela para.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
O Brasil prepara-se para construir e lançar um satélite geoestacionário que vai levar banda
larga a todos os municípios do país. Além de comunicações estratégicas para as Forças
Armadas, o satélite possibilitará o acesso à banda larga mais barata a todos os municípios
brasileiros. O ministro da Ciência e Tecnologia está convidando a Índia – que tem experiência
neste campo, já tendo lançado 70 satélites – a entrar na disputa internacional pelo projeto, que
trará ganhos para o consumidor nas áreas de Internet e telefonia 3G.
(Adaptado de: BERLINCK, D. Brasil vai construir satélite para levar banda larga para todo país.
O Globo, Economia, mar. 2012. Disponível em: <http://oglobo.globo.com/economia/brasil-vaiconstruir-satelite-para-levar-banda-larga-para-todo-pais-4439167>. Acesso em: 16 abr. 2012.)
(G) Suponha que o conjunto formado pelo satélite e pelo foguete lançador possua massa
de 1,0 . 10³ toneladas e seja impulsionado por uma força propulsora de
aproximadamente 5,0 . 107 N sendo o sentido de lançamento desse foguete
perpendicular ao solo.
Desconsiderando a resistência do ar e a perda de massa devido à queima de
combustível, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o trabalho realizado,
em joules, pela força resultante aplicada ao conjunto nos primeiros 2,0 km de sua
decolagem.
Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s² em todo o percurso descrito.
a) 4,0 . 107 J
d) 8,0 . 1010 J
b) 8,0 . 107 J
e) 10,0 . 1010 J
c) 4,0 . 1010 J
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Um estudante movimenta um bloco homogêneo de massa M, sobre uma superfície horizontal,
com forças de mesmo módulo F, conforme representa a figura abaixo.
Em X, o estudante empurra o bloco; em Y, o estudante puxa o bloco; em Z, o estudante
empurra o bloco com força paralela ao solo.
(H) O trabalho (W) realizado pelo estudante para mover o bloco nas situações
apresentadas, por uma mesma distância d, é tal que
a) WX  WY  WZ .
d) WX  WY  WZ .
b) WX  WY  WZ .
e) WX  WY  WZ .
c) WX  WY  WZ .
(I) Uma pessoa empurrou um carro por uma distância de 26 m, aplicando uma força F de
mesma direção e sentido do deslocamento desse carro. O gráfico abaixo representa a
variação da intensidade de F, em newtons, em função do deslocamento d, em metros.
Desprezando o atrito, o trabalho total, em joules, realizado por F, equivale a:
a) 117
c) 143
b) 130
d) 156
(J) Um bloco, puxado por meio de uma corda inextensível e de massa desprezível, desliza
sobre uma superfície horizontal com atrito, descrevendo um movimento retilíneo e
uniforme. A corda faz um ângulo de 53° com a horizontal e a tração que ela transmite
ao bloco é de 80 N. Se o bloco sofrer um deslocamento de 20 m ao longo da superfície,
o trabalho realizado pela tração no bloco será de:
(Dados: sen 53° = 0,8 e cos 53° = 0,6)
a) 480 J
d) 1280 J
b) 640 J
e) 1600 J
c) 960 J
(K) Um objeto é deslocado em um plano sob a ação de uma força de intensidade igual a 5
N, percorrendo em linha reta uma distância igual a 2 m.
Considere a medida do ângulo entre a força e o deslocamento do objeto igual a 15º, e
T o trabalho realizado por essa força. Uma expressão que pode ser utilizada para o
cálculo desse trabalho, em joules, é T= 5 x 2 x sen ϴ.
Nessa expressão, ϴ equivale, em graus, a:
a) 15
c) 45
b) 30
d) 75
(L) O Cristo Redentor, localizado no Corcovado, encontra-se a 710 m do nível no mar e
pesa 1140 ton. Considerando-se g = 10 m/s2, é correto afirmar que o trabalho total
realizado para levar todo o material que compõe a estátua até o topo do Corcovado foi
de, no mínimo:
a) 114000 kJ
d) 2023500 kJ
b) 505875 kJ
e) 8094000 kJ
c) 1010750 kJ
(M) Considere um lançador de bolinhas de tênis, colocado em um terreno plano e
horizontal. O lançador é posicionado de tal maneira que as bolinhas são arremessadas
de 80 cm do chão em uma direção que faz um ângulo de 30 graus com a horizontal.
Desconsiderando efeitos de rotação da bolinha e resistência do ar, a bolinha deve
realizar uma trajetória parabólica. Sabemos também que a velocidade de lançamento
da bolinha é de 10,8 km/h. Qual é o módulo da velocidade da bolinha quando ela toca
o chão? Se necessário, considere que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s² e
que uma bolinha de tênis tenha 50 g de massa.
a) 3 m/s
d) 14,4 km/h
b) 5 m/s
e) 21,6 km/h
c) 6 m/s
(N) A figura abaixo ilustra (fora de escala) o trecho de um brinquedo de parques de
diversão, que consiste em uma caixa onde duas pessoas entram e o conjunto deslocase passando pelos pontos A, B, C e D até atingir a mola no final do trajeto. Ao atingir e
deformar a mola, o conjunto entra momentaneamente em repouso e depois inverte o
sentido do seu movimento, retornando ao ponto de partida.
No exato instante em que o conjunto (2 pessoas + caixa) passa pelo ponto A sua
velocidade é igual a vA = 10 m/s.
Considerando que o conjunto possui massa igual a 200 kg qual é a deformação que a
mola ideal, de constante elástica 1100 N/m sofre quando o sistema atinge
momentaneamente o repouso? Utilize g = 10 m/s² e despreze qualquer forma de
atrito.
a) 3,7 m
c) 4,3 m
b) 4,0 m
d) 4,7 m
(O) Um carro, em um trecho retilíneo da estrada na qual trafegava, colidiu frontalmente
com um poste. O motorista informou um determinado valor para a velocidade de seu
veículo no momento do acidente. O perito de uma seguradora apurou, no entanto,
que a velocidade correspondia a exatamente o dobro do valor informado pelo
motorista.
Considere EC1 a energia cinética do veículo calculada com a velocidade informada pelo
motorista e EC2 aquela calculada com o valor apurado pelo perito.
A razão EC1/EC2 corresponde a:
a) 1/2
c) 1
b) 1/4
d) 2
(P) Um carrinho parte do repouso, do ponto mais alto de uma montanha-russa. Quando
ele está a 10 m do solo, a sua velocidade é de 1 m/s. Desprezando todos os atritos e
considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² podemos afirmar que o
carrinho partiu de uma altura de
a) 10,05 m
d) 20,04 m
b) 12,08 m
e) 21,02 m
c) 15,04 m
(Q) O gráfico a seguir mostra a energia cinética de um pequeno bloco em função da altura.
Na altura h = 0 a energia potencial gravitacional do bloco é nula. O bloco se move
sobre uma superfície com atrito desprezível. Calcule a energia potencial gravitacional
máxima do bloco, em joules.
(R) Um esquilo “voador” consegue planar do alto de uma árvore, a uma altura de 10 m até
o chão, com velocidade constante de 5 m/s. Considerando a aceleração da gravidade
g = 10 m/s2 e a massa do esquilo 2 kg, é CORRETO afirmar que o trabalho da força de
sustentação que atua sobre o esquilo ao longo desse deslocamento é de
a) 50 J
d) – 25 J
b) – 200 J
e) -50 J
c) – 20 J
(S) A ilustração abaixo representa um bloco de 2 kg de massa, que é comprimido contra
uma mola de constante elástica k = 200 N/m. Desprezando qualquer tipo de atrito, é
CORRETO afirmar que, para que o bloco atinja o ponto B com uma velocidade de
1,0 m/s, é necessário comprimir a mola em:
a) 0,90 cm
d) 81,0 cm
b) 90,0 cm
e) 9,0 cm
c) 0,81 m
(T) Uma pequena caixa é lançada em direção ao solo, sobre um plano inclinado, com
velocidade igual a 3,0 m/s. A altura do ponto de lançamento da caixa, em relação ao
solo, é igual a 0,8 m.
Considerando que a caixa desliza sem atrito, estime a sua velocidade ao atingir o solo.
Utilize: Aceleração da gravidade = 10 m/s2.
FORMULÁRIO:
τ F  F  ΔS  cosθ
;
Pot m 
EC 
τP   m  g  h
τ
Δt
m  v2
2
E Pg  m  g  h
E Pel
k  x2

2
E M  E C  E P g  E Pel
τ FR  ΔEC  E Cf  E Ci
GABARITO
(A)
A
(K)
D
(B)
B
(L)
E
(C)
 = 633,6 J
(M)
B
(D)
C
(N)
B
(E)
B
(O)
B
(F)
 = -2,4 J
(P)
EPg = 6 J
(G)
D
(Q)
C
(H)
B
(R)
B
(I)
D
(S)
E
(J)
C
(T)
v = 5 m/s