Dinâmica Impulsiva – EquilÃbrio de corpo extenso

Colégio Master Anglo Araraquara
3ª série EM – Exercícios de revisão para prova – 4° Bimestre
Dinâmica Impulsiva – Equilíbrio de corpo extenso
Física – Adriano
1. 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?
2. Em relação ao exercício anterior, calcule a velocidade final do carrinho.
3. 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:
4. 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:
5. 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.
6. A aplicação da chamada “lei seca” diminuiu significativamente o percentual de acidentes de
trânsito em todo o país. Tentando chamar a atenção dos seus alunos para as consequências
dos acidentes de trânsito, um professor de Física solicitou que considerassem um automóvel de
massa 1000 kg e velocidade igual a 54 km/h, colidindo com uma parede rígida. Supondo que
ele atinge o repouso em um intervalo de tempo de 0,50 s, determine a força média que a
parede exerce sobre o automóvel durante a colisão.
7. 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
8. Uma bola de borracha com massa m = 0,5kg cai de uma altura H = 3,2m e retorna a uma
altura h = 1,8m após colidir com o solo. Se o tempo de contato da bola com o solo foi de 0,25s,
determine o valor em newtons, da força média exercida pelo solo sobre a bola. Use a
aceleração da gravidade, g=10m/s2.
9. Um revólver de brinquedo dispara bolas de plástico de encontro a um bloco de madeira
colocado sobre uma mesa. São feitos dois disparos, vistos de cima, conforme as figuras (1) e
(2): Observa-se que na situação (1) o bloco permanece como estava, enquanto que na (2) ele
tomba. Explique a razão pela qual o bloco tomba na situação (2) e não tomba na situação (1).
Use o teorema do impulso.
10. A figura representa uma régua homogênea com vários furos, equidistantes entre si,
suspensa por um eixo que passa pelo ponto central O. Colocam-se cinco ganchos idênticos, de
peso P cada um, nos furos G,H e J na seguinte ordem: 1 em G; 1 em H e 3 em J. Para
equilibrar a régua colocando outros cinco ganchos, idênticos aos já usados, num único furo,
qual dos furos usaremos? Indique os cálculos.
11. 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.
12. Considere a massa de A igual a 4 kg e g=10m/s 2. Nessas condições, calcule o peso da
barra.
13. 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.
14. 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.
15. O quadrinho mostra o Garfield tentando pescar o filé de seu dono com uma vara cuja força
peso, de módulo 20 N, está representada em seu centro de gravidade, CG. Para conseguir seu
almoço, o gato utilizou um fio de nylon de massa desprezível com um anzol e um conjunto de
chumbinhos, totalizando 0,4 N de peso, pendurados na ponta. Considerando-se as distâncias
indicadas na figura, numa situação em que a vara esteja em equilíbrio, sendo segurada pelas
duas patas de Garfield, calcule a intensidade da força F, em newtons, aplicada pela pata
esquerda do gato sobre a vara. Considere a pata direita do gato sendo o polo do sistema.
16. Uma barra horizontal rígida e de peso desprezível está apoiada em uma base no ponto O.
Ao longo da barra estão distribuídos três cubos homogêneos com pesos P1, P2 e P3 e centros
de massa G1, G2 e G3 respectivamente. O desenho abaixo representa a posição dos cubos
sobre a barra com o sistema em equilíbrio estático. O cubo com centro de massa em G2 possui
peso igual a 4P1 e o cubo com centro de massa em G3 possui peso igual a 2P1. A projeção
ortogonal dos pontos G1, G2 , G3 e O sobre a reta r paralela à barra são, respectivamente, os
pontos C1, C2 , C3 e O’. A distância entre os pontos C1 e O’ é de 40 cm e a distância entre
os pontos C2 e O’ é de 6 cm. Nesta situação, calcule a distância entre os pontos O’ e C3
representados no desenho.
17. 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/s2.
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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
Gabarito:
1. 40 N.s e 40 kgm/s
2. 20 m/s
3. 27 kgm/s e 18 m/s
4. 200 N
5. 60 N
6. 30000 N
7. D
8. 33N
9. Maior força aplicada pela bola sobre o bloco
na situação 2.
10. B
11. 90 N
12. 20 N
13. 48 kg
14. 400 N
15. 75 N
16. 8 cm
17. 4 m/s e 2m/s
18. 16 m/s
19.
a) √2.g.h
b) (m1+m2/m1). √2.g.h
20.
a) o corpo de massa m inverterá o sentido de seu movimento com velocidade de módulo igual a
√(2gh)/3 e o corpo de massa 2m iniciará seu movimento com 2.√(2gh)/3
b) -(4/9).mgh