Lista 5 - 3º ano Postado em 06.04.2017

CIENCIAS DA NATUREZA
LISTA:
05
FÍSICA
Professor: SANDRO SANTANA
3ª série
Ensino Médio
Turma: A ( ) / B ( )
Aluno(a):
Segmento temático :
MOVIMENTOS
CIRCULARES
DIA:
MÊS: 04
2017
POUCA CIÊNCIA NOS AFASTA DE DEUS, MAS MUITA CIÊNCIA, DELE NOS APROXIMA. LUIS PASTEUR
01 - (FUVEST SP)
Um ciclista pedala sua bicicleta, cujas rodas completam uma volta a cada 0,5 segundo. Em contato com a lateral
do pneu dianteiro da bicicleta, está o eixo de um dínamo que alimenta uma lâmpada, conforme a figura abaixo.
Os raios da roda dianteira da bicicleta e do eixo do dínamo são, respectivamente, R = 50 cm e r = 0,8 cm.
Determine
a)
b)
c)
os módulos das velocidades angulares R da roda dianteira da bicicleta e D do eixo do dínamo, em rad/s;
o tempo T que o eixo do dínamo leva para completar uma volta;
a força eletromotriz  que alimenta a lâmpada quando ela está operando em sua potência máxima.
NOTE E ADOTE
=3
O filamento da lâmpada tem resistência elétrica de 6  quando ela está operando em sua potência máxima de
24 W.
Considere que o contato do eixo do dínamo com o pneu se dá em R = 50 cm.
02 - (UNIMONTES MG)
Um objeto move-se com velocidade de módulo constante. A respeito da aceleração desse objeto, é CORRETO
afirmar que
a)
b)
c)
d)
pode ter módulo constante, não nulo, e ter qualquer orientação em relação à velocidade.
só pode ser nula.
pode ter módulo constante, não nulo, e ser perpendicular à velocidade.
pode ter módulo constante, não nulo, e ser paralela à velocidade.
03 - (FGV)
Fazendo parte da tecnologia hospitalar, o aparelho representado na figura é capaz de controlar a administração
de medicamentos em um paciente.
Regulando-se o aparelho para girar com frequência de 0,25 Hz, pequenos roletes das pontas da estrela, distantes
6 cm do centro desta, esmagam a mangueira flexível contra um anteparo curvo e rígido, fazendo com que o
líquido seja obrigado a se mover em direção ao gotejador. Sob essas condições, a velocidade escalar média
imposta ao líquido em uma volta completa da estrela é, em m/s,
Dado:  = 3,1
a)
b)
b)
d)
e)
2,5  10–2.
4,2  10–2.
5,0  10–2.
6,6  10–2.
9,3  10–2.
04 - (UECE)
Uma roda de raio R, dado em metros, tem uma aceleração angular constante de 3,0 rad/s2.
Supondo que a roda parta do repouso, assinale a alternativa que contém o valor aproximado do modulo da
aceleração linear total, em m/s2, de um ponto na sua periferia, depois de 1 segundo da partida.
a) 3,6R
b) 6,0R
c) 9,5R
d) 8,0R
05 - (ITA SP)
Uma partícula move-se ao longo de uma circunferência circunscrita em um quadrado de lado L com velocidade
angular constante. Na circunferência inscrita nesse mesmo quadrado, outra partícula move-se com a mesma
velocidade angular. A razão entre os módulos das respectivas velocidades tangenciais dessas partículas é
a)
2
b) 2 2
c)
2
2
d)
3
2
e)
3
2
06 - (UFSCar SP)
Diante da maravilhosa visão, aquele cãozinho observava atentamente o balé galináceo. Na máquina, um motor de rotação constante gira
uma rosca sem fim (grande parafuso sem cabeça), que por sua vez se conecta a engrenagens fixas nos espetos, resultando assim o giro
coletivo de todos os franguinhos.
a)
b)
Sabendo que cada frango dá uma volta completa a cada meio minuto, determine a freqüência de rotação de um espeto, em Hz.
A engrenagem fixa ao espeto e a rosca sem fim ligada ao motor têm diâmetros respectivamente iguais a 8 cm e 2 cm. Determine a
relação entre a velocidade angular do motor e a velocidade angular do espeto (  motor/  espeto).
07 - (ITA SP)
Em um farol de sinalização, o feixe de luz está acoplado a um mecanismo rotativo que realiza uma volta
completa a cada T segundos. O farol se encontra a uma distância R do centro de uma praia de comprimento 2L,
conforme a figura. O tmepo necessário para o feixe de luz “varrer” a praia, em cada volta, é
Farol
R
L
a)
b)
c)
d)
e)
L
arctg(L/R) T/(2)
arctg(2L/R) T/(2)
arctg(L/R) T/
arctg(L/2R) T/(2)
arctg(L/R) T/
08 - (UNIFESP SP)
A trajetória de uma partícula, representada na figura, é um arco de circunferência de raio r = 2,0 m, percorrido
com velocidade de módulo constante, v = 3,0 m/s.
O módulo da aceleração vetorial dessa partícula nesse trecho, em m/s2, é
a) zero.
b) 1,5.
c) 3,0.
d) 4,5.
e) impossível de ser calculado.
09 - (UFF RJ)
Para um bom desempenho em corridas automobilísticas, esporte que consagrou Ayrton Senna como um de seus maiores praticantes, é
fundamental que o piloto faça o aquecimento dos pneus nas primeiras voltas.
Suponha que esse aquecimento seja feito no trecho de pista exibido na figura abaixo, com o velocímetro marcando sempre o mesmo
valor.
Assinale a opção que identifica corretamente como os módulos das acelerações do carro nos pontos A, B e C assinalados na figura estão
relacionados.
a) aA = aC > aB  0
b) aA = aB = aC = 0
c) aC > aA > aB = 0
d) aA > aC > aB = 0
e) aA = aB = aC  0
10 - (UNIUBE MG)
O motor, esquematizado na figura abaixo, possui um pistão ligado a um disco que gira a 3600 rpm (rotações por
minuto).
De acordo com as informações dadas, o período (em segundos) e a freqüência angular (em radianos por
segundo) do disco serão, respectivamente,
a) 1/60 e 120
b) 60 e 360
c) 1/360 720
d) 360 /180.
11 - (UFPE)
O eixo de um motor que gira a 3600 rotações por minuto é frenado, desacelerando uniformemente a 20 
rad/s2, até parar completamente. Calcule quanto tempo foi necessário, em s, para o motor parar
completamente.
12 - (UFSCar SP)
No site www.agespacial.gov.br, da Agência Espacial Brasileira, aparece a seguinte informação:
"O Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) vem sendo construído desde a década de 80 e está atualmente
preparado para lançar foguetes de sondagem e veículos lançadores de satélites de pequeno porte. Localizado na
costa do nordeste brasileiro, próximo ao Equador, a posição geográfica do CLA aumenta as condições de
segurança e permite menores custos de lançamento."
Um dos fatores determinantes dessa redução de custos se deve à inércia do movimento de rotação da Terra.
Graças a essa inércia, o veículo lançador consome menos energia para fazer com que o satélite adquira a sua
velocidade orbital. Isso ocorre porque, nas proximidades do Equador, onde se encontra o CLA,
a) a velocidade tangencial da superfície da Terra é maior do que em outras latitudes.
b) a velocidade tangencial da superfície da Terra é menor do que em outras latitudes.
c) a velocidade tangencial da superfície da Terra é igual à velocidade orbital do satélite.
d) a aceleração da gravidade na superfície da Terra é menor do que em outras latitudes.
e) a aceleração da gravidade na superfície da Terra é maior do que em outras latitudes.
13 - (ACAFE SC)
Uma melhor mobilidade urbana aumenta a segurança no trânsito e passa pela “convivência pacífica” entre
carros e bicicletas. A figura abaixo mostra uma bicicleta com as rodas de transmissão, coroa e catraca, sendo
que a catraca é ligada à roda traseira, girando juntamente com ela quando o ciclista está pedalando.
Em relação à situação acima, marque com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas.
(
(
(
(
)
)
)
)
A velocidade linear de um ponto na periferia da catraca é igual a de um ponto na periferia de coroa.
A velocidade linear de um ponto na periferia da catraca é menor que a de um ponto na periferia da roda.
A velocidade angular da coroa é menor que a velocidade angular da catraca.
A velocidade angular da catraca é igual a velocidade angular da roda.
A sequência correta, de cima para baixo, é:
a)
b)
c)
d)
F-F-V-F
F-V-F-V
V-V-V-V
V-F-F–V
14 - (PUC SP)
Lucas foi presenteado com um ventilador que, 20s após ser ligado, atinge uma frequência de 300rpm em um
movimento uniformemente acelerado. O espírito científico de Lucas o fez se perguntar qual seria o número de
voltas efetuadas pelas pás do ventilador durante esse intervalo de tempo. Usando seus conhecimentos de
Física, ele encontrou
a)
b)
c)
d)
e)
300 voltas
900 voltas
18000 voltas
50 voltas
6000 voltas
15 - (ACAFE SC)
As bicicletas do fim do século XIX alcançavam uma velocidade escalar média de 20 km/h. Sua grande roda
dianteira, de 60 polegadas ou aproximadamente 150 cm, fazia dela a máquina de propulsão humana mais
rápida até então fabricada. Como os pedais são fixos ao eixo da roda, quanto maior o diâmetro da roda, maior é
a distância percorrida em cada giro, portanto, maior a velocidade alcançada em cada pedalada.
Considerando que o diâmetro da roda maior é 150 cm e o da roda menor 30 cm, assinale a alternativa correta
que apresenta a razão entre as velocidades angulares da roda menor em relação à roda maior.
a)
b)
c)
d)
2
1/2
1/5
5
16 - (UDESC)
Assinale a alternativa incorreta, com base no movimento circular uniforme de uma partícula.
a)
b)
c)
d)
e)
O módulo da aceleração é inversamente proporcional ao raio da trajetória.
O vetor velocidade é constante e o módulo da aceleração é nulo.
O módulo da velocidade permanece constante, mas sua direção e seu sentido variam continuamente.
O período é proporcional ao raio da trajetória.
A aceleração tem a direção radial e aponta para o centro da trajetória.
17 - (FUVEST SP)
Um consórcio internacional, que reúne dezenas de países, milhares de cientistas e emprega bilhões de dólares, é
responsável pelo Large Hadrons Colider (LHC), um túnel circular subterrâneo, de alto vácuo, com 27 km de
extensão, no qual eletromagnetos aceleram partículas, como prótons e antiprótons, até que alcancem 11.000
voltas por segundo para, então, colidirem entre si. As experiências realizadas no LHC investigam componentes
elementares da matéria e reproduzem condições de energia que teriam existido por ocasião do Big Bang.
a) Calcule a velocidade do próton, em km/s, relativamente ao solo, no instante da colisão.
b) Calcule o percentual dessa velocidade em relação à velocidade da luz, considerada, para esse cálculo, igual a
300.000 km/s.
c) Além do desenvolvimento científico, cite outros dois interesses que as nações envolvidas nesse consórcio
teriam nas experiências realizadas no LHC.
18 - (UNIMONTES MG)
Na figura, estão representadas duas polias, A e B, com raios RA < RB, acopladas por um eixo.
É CORRETO afirmar:
a)
b)
c)
d)
As velocidades angulares dos pontos periféricos da polia A são iguais às dos pontos periféricos da polia B.
As velocidades angulares dos pontos periféricos da polia A são maiores do que as dos pontos periféricos da
polia B.
As velocidades lineares dos pontos periféricos da polia A são iguais às dos pontos periféricos da polia B.
As velocidades lineares dos pontos periféricos da polia A são maiores do que as dos pontos periféricos da
polia B.
19 - (UFG GO)
A figura abaixo ilustra duas catracas fixas, cujos dentes têm o mesmo passo, da roda traseira de uma bicicleta de
marchas que se desloca com velocidade constante, pela ação do ciclista.
Os dentes P e Q estão sempre alinhados e localizados a distâncias RP e RQ (RP  RQ) em relação ao eixo da roda.
As grandezas , v, , e a, representam, respectivamente, a velocidade angular, a velocidade tangencial, a
aceleração angular e a aceleração centrípeta. As duas grandezas físicas que variam linearmente com o raio e a
razão de cada uma delas entre as posições Q e P são:
a)
b)
c)
d)
e)
v,  e 0,7
a, v e 1,4
, v e 1,4
v, a e 0,7
,  e 1,4
20 - (UFRJ)
No dia 10 de setembro de 2008, foi inaugurado o mais potente acelerador de partículas já construído.
O acelerador tem um anel, considerado nesta questão como circular, de 27 km de comprimento, no qual prótons
são postos a girar em movimento uniforme.
Supondo que um dos prótons se mova em uma circunferência de 27 km de comprimento, com velocidade de
módulo v = 240.000km/s, calcule o número de voltas que esse próton dá no anel em uma hora.
21 - (UNESP)
Uma técnica secular utilizada para aproveitamento da água como fonte de energia consiste em fazer uma roda,
conhecida como roda d’água, girar sob ação da água em uma cascata ou em correntezas de pequenos riachos. O
trabalho realizado para girar a roda é aproveitado em outras formas de energia.
A figura mostra um projeto com o qual uma pessoa poderia, nos dias atuais, aproveitar-se do recurso hídrico de
um riacho, utilizando um pequeno gerador e uma roda d’água, para obter energia elétrica destinada à realização
de pequenas tarefas em seu sítio.
Duas roldanas, uma fixada ao eixo da roda e a outra ao eixo do gerador, são ligadas por uma correia. O raio da
roldana do gerador é 2,5 cm e o da roldana da roda d’água é R. Para que o gerador trabalhe com eficiência
aceitável, a velocidade angular de sua roldana deve ser 5 rotações por segundo, conforme instruções no manual
do usuário. Considerando que a velocidade angular da roda é 1 rotação por segundo, e que não varia ao acionar
o gerador, o valor do raio R da roldana da roda d’água deve ser
a) 0,5 cm.
b) 2,0 cm.
c) 2,5 cm.
d) 5,0 cm.
e) 12,5 cm.
22 - (UFTM)
A retífica manual é uma máquina que possui um engate especial para pequenas ferramentas de corte, desbaste
ou polimento. Seu aspecto portátil esconde sua grande freqüência de rotação, que é de 12 000 rpm.
a) Qual o tempo, em segundos, para que o eixo dessa retífica dê uma volta completa?
b) Uma pequena ferramenta para desbaste (ponta montada), em forma de cilindro de raio 1 cm foi fixada nessa
retífica. Determine a máxima velocidade linear com que a superfície do cilindro deve tocar a superfície a ser
desbastada, em m/s, quando a máquina for posta em funcionamento.
Adote  = 3
23 - (UNICAMP SP)
Utilize g = 10 m/s2 sempre que necessário na resolução dos problemas.
A velocidade linear de leitura de um CD é 1,2 m/s.
a) Um CD de música toca durante 70 minutos, qual é o comprimento da trilha gravada?
b) Um CD também pode ser usado para gravar dados. Nesse caso, as marcações que representam um caracter
(letra, número ou espaço em branco) têm 8 m de comprimento. Se essa prova de Física fosse gravada em
um CD, quanto tempo seria necessário para ler o item a) desta questão? 1m = 10–6m.
24 - (ITA SP)
Uma massa é liberada a partir do repouso de uma altura hacima do nível do solo e desliza sem atrito em uma
pista que termina em um “loop” de raio r, conforme indicado na figura. Determine o ângulo q relativo à vertical
e ao ponto em que a massa perde o contato com a pista. Expresse sua resposta como função da altura h, do raio
re da aceleração da gravidade g.

h>r
r
25 - (UNICAMP SP)
Em 2009 foram comemorados os 40 anos da primeira missão tripulada à Lua, a Missão Apollo 11, comandada
pelo astronauta norte-americano Neil Armstrong. Além de ser considerado um dos feitos mais importantes da
história recente, esta viagem trouxe grande desenvolvimento tecnológico.
a) A Lua tem uma face oculta, erroneamente chamada de lado escuro, que nunca é vista da Terra. O período de
rotação da Lua em torno de seu eixo é de cerca de 27 dias. Considere que a órbita da Lua em torno da Terra
é circular, com raio igual a r = 3,8 × 108m. Lembrando que a Lua sempre apresenta a mesma face para um
observador na Terra, calcule a sua velocidade orbital em torno da Terra.
b) Um dos grandes problemas para enviar um foguete à Lua é a quantidade de energia cinética necessária para
transpor o campo gravitacional da Terra, sendo que essa energia depende da massa total do foguete. Por
este motivo, somente é enviado no foguete o que é realmente essencial. Calcule qual é a energia necessária
para enviar um tripulante de massa m = 70 kg à Lua. Considere que a velocidade da massa no lançamento
deve ser v  2gR T para que ela chegue até a Lua, sendo g a aceleração da gravidade na superfície na Terra
e RT = 6,4 ×106 o raio da Terra.
GABARITO:
1) Gab:
a) R = 12rad/s
D = 750rad/s
b) TD = 8  10-3s
c)  = 12V
2) Gab: C
3) Gab: E
4) Gab: C
5) Gab: A
6) Gab:
a) f = 0,033 Hz
motor
4
b)
espeto
7) Gab: C/E
8) Gab: D
9) Gab: D
10) Gab: A
11) Gab: 6
Justificativa:
A equação para a velocidade angular é dada por
 = o  t = 60  (2 )  20 t = 0  t = 6 s
12) Gab: A
13) Gab: C
14) Gab: D
15) Gab: D
16) Gab: B
17) Gab:
a) vp = 297.000 km/s
b) P = 99%
c) Dentre os interesses econômicos e geopolíticos (explícitos ou não) que as nações envolvidas no projeto
podem ter, destacam-se os ligados à remota possibilidade de desenvolver novas armas atômicas e uma
forma inédita de produção de energia.
18) Gab: A
19) Gab: D
20) Gab:
Como a velocidade do próton é 240.000 km/s, em uma hora ele percorre a distância 240.000(km/ s) x 3.600s que,
dividida pelo comprimento de cada volta, 27 km, resulta no número de voltas em uma hora,
N  240.000(km/ s)x3.600s / 27km , isto é, N  32.000.000 .
21) Gab: E
22) Gab:
a) t = 0,005s
b) v = 12 m/s
23) Gab:
a) d = 5 040 m;
b) r = 5,53.10–4 s
24) Gab:   arc cos 

25) Gab:
a) 3519 km/h
b) 4,48 × 109 J
2(h - r) 
3r 