Lista 02: 4° Bimestre Apostila 04 – Dinâmica impulsiva 1. Os Jogos

Lista 02: 4° Bimestre Apostila 04 – Dinâmica impulsiva
1. Os Jogos Olímpicos de 2016 (Rio 2016) é um evento multiesportivo que acontecerá no Rio de Janeiro. O jogo de tênis
é uma das diversas modalidades que compõem as Olímpiadas. Se em uma partida de tênis um jogador recebe uma bola
com velocidade de 18,0 m s e rebate na mesma direção e em sentido contrário com velocidade de 32 m s, assinale a
alternativa que apresenta qual o módulo da sua aceleração média, em m s2 , sabendo que a bola permaneceu 0,10 s
em contato com a raquete.
a) 450.
b) 600.
c) 500.
d) 475.
e) 200.
2. Beisebol é um esporte que envolve o arremesso, com a mão, de uma bola de 140 g de massa na direção de outro
jogador que irá rebatê-la com um taco sólido. Considere que, em um arremesso, o módulo da velocidade da bola chegou
a 162 km / h, imediatamente após deixar a mão do arremessador. Sabendo que o tempo de contato entre a bola e a mão
do jogador foi de 0,07 s, o módulo da força média aplicada na bola foi de
a) 324,0 N.
b) 90,0 N.
c) 6,3 N.
d) 11,3 N.
3. Considere um patinador X que colide elasticamente com a parede P de uma sala. Os diagramas abaixo mostram
segmentos orientados indicando as possíveis forças que agem no patinador e na parede, durante e após a colisão. Note
que segmento nulo indica força nula.
Supondo desprezível qualquer atrito, o diagrama que melhor representa essas forças é designado por:
a) I
b) II
c) III
d) IV
4. Um torcedor de futebol, durante uma partida do campeonato brasileiro de 2015, resolveu utilizar seus conhecimentos
de Física para explicar diversas jogadas.
Nesta perspectiva, leia com atenção as afirmações a seguir e marque V para as verdadeiras e F para as falsas:
( ) A força que o jogador exerce sobre a bola, ao chutá-la, é maior do que a força que a bola exerce sobre o pé do
jogador.
( ) A energia cinética da bola em movimento é diretamente proporcional ao quadrado da sua velocidade.
( ) Se, em uma determinada jogada da partida, a bola cair verticalmente de uma altura, a energia potencial em relação
a Terra será diretamente proporcional ao quadrado da altura.
( ) Na cobrança de um pênalti, o jogador altera a quantidade de movimento da bola, que, por sua vez, é novamente
alterada quando a bola se choca com a rede.
Assinale a opção que contém a sequência CORRETA das respostas, de cima para baixo:
a) F, V, V, V.
b) V, F, F, V.
c) F, V, F, V.
d) F, F, V, V.
e) V, V, V, F.
5. O pêndulo balístico, inventado no século XIX, é um dispositivo bastante preciso na determinação da velocidade de
projéteis e é constituído por um bloco, geralmente de madeira, suspenso por dois fios de massas desprezíveis e
inextensíveis, conforme mostrado a seguir. Para o pêndulo da figura, considere que o projétil tenha massa de 50 g e o
bloco de 5 kg e que, após ser atingido pelo projétil, o bloco alcança uma altura h  20 cm. Determine a velocidade do
projétil no instante em que atinge o bloco. (Faça g  10 m s2 ).
a)
b)
c)
d)
e)
202 m s.
212 m s.
222 m s.
242 m s.
252 m s.
6. Tempestades solares são causadas por um fluxo intenso de partículas de altas energias ejetadas pelo Sol durante
erupções solares. Esses jatos de partículas podem transportar bilhões de toneladas de gás eletrizado em altas
velocidades, que podem trazer riscos de danos aos satélites em torno da Terra.
Considere que, em uma erupção solar em particular, um conjunto de partículas de massa total mp  5 kg, deslocandose com velocidade de módulo vp  2  105 m / s, choca-se com um satélite de massa Ms  95 kg que se desloca com
velocidade de módulo igual a Vs  4  103 m / s na mesma direção e em sentido contrário ao das partículas. Se a massa
de partículas adere ao satélite após a colisão, o módulo da velocidade final do conjunto será de
a) 102.000 m / s.
b) 14.000 m / s.
c) 6.200 m / s.
d) 3.900 m / s.
7. Em um dado jogo de sinuca, duas das bolas se chocam uma contra a outra. Considere que o choque é elástico, a
colisão é frontal, sem rolamento, e despreze os atritos. No sistema composto pelas duas bolas há conservação de
a) momento linear e força.
b) energia cinética e força.
c) momento linear e energia cinética.
d) calor e momento linear.
8. O airbag e o cinto de segurança são itens de segurança presentes em todos os carros novos fabricados no Brasil.
Utilizando os conceitos da Primeira Lei de Newton, de impulso de uma força e variação da quantidade de movimento,
analise as proposições.
I. O airbag aumenta o impulso da força média atuante sobre o ocupante do carro na colisão com o painel, aumentando a
quantidade de movimento do ocupante.
II. O airbag aumenta o tempo da colisão do ocupante do carro com o painel, diminuindo assim a força média atuante
sobre ele mesmo na colisão.
III. O cinto de segurança impede que o ocupante do carro, em uma colisão, continue se deslocando com um movimento
retilíneo uniforme.
IV. O cinto de segurança desacelera o ocupante do carro em uma colisão, aumentando a quantidade de movimento do
ocupante.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.
b) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
e) Todas as afirmativas são verdadeiras.
9. A figura a seguir ilustra uma visão superior de uma mesa de sinuca, onde uma bola de massa 400 g atinge a tabela
com um ângulo de 60 com a normal e ricocheteia formando o mesmo ângulo com a normal. A velocidade da bola, de
9 m / s, 9 m/s, altera apenas a direção do movimento durante o choque, que tem uma duração de 10 ms.
A partir da situação descrita acima, a bola exerce uma força média na tabela da mesa de:
a) 360 N.
b) 5400 N.
c) 3600 N.
d) 4000 N.
e) 600 N.
10. O gol da conquista do tetracampeonato pela Alemanha na Copa do Mundo de 2014 foi feito pelo jogador Götze.
Nessa jogada, ele recebeu um cruzamento, matou a bola no peito, amortecendo-a, e chutou de esquerda para fazer o
gol. Considere que, imediatamente antes de tocar o jogador, a bola tinha velocidade de módulo V1  8 m / s em uma
direção perpendicular ao seu peito e que, imediatamente depois de tocar o jogador, sua velocidade manteve-se
perpendicular ao peito do jogador, porém com módulo V2  0,6 m / s e em sentido contrário.
Admita que, nessa jogada, a bola ficou em contato com o peito do jogador por 0,2 s e que, nesse intervalo de tempo, a
intensidade da força resultante (FR ), que atuou sobre ela, variou em função do tempo, conforme o gráfico.
Considerando a massa da bola igual a 0,4 kg, é correto afirmar que, nessa jogada, o módulo da força resultante máxima
que atuou sobre a bola, indicada no gráfico por Fmáx , é igual, em newtons, a
a) 68,8.
b) 34,4.
c) 59,2.
d) 26,4.
e) 88,8.
11. Um bloco de massa 1kg move-se retilineamente com velocidade de módulo constante igual a 3 m / s, sobre urna
superfície horizontal sem atrito. A partir de dado instante, o bloco recebe o impulso de sua força externa aplicada na
mesma direção e sentido de seu movimento. A intensidade dessa força, em função do tempo, é dada pelo gráfico abaixo.
A partir desse gráfico, pode-se afirmar que o módulo da velocidade do bloco após o impulso recebido é, em m / s, de
a)
b)
c)
d)
e)
6.
1.
5.
7.
9.
12. Enquanto movia-se por uma trajetória parabólica depois de ter sido lançada obliquamente e livre de resistência do ar,
uma bomba de 400 g explodiu em três partes, A, B e C, de massas mA  200 g e mB  mC  100 g. A figura
representa as três partes da bomba e suas respectivas velocidades em relação ao solo, imediatamente depois da
explosão.
Analisando a figura, é correto afirmar que a bomba, imediatamente antes de explodir, tinha velocidade de módulo igual a
a) 100 m / s e explodiu antes de atingir a altura máxima de sua trajetória.
b) 100 m / s e explodiu exatamente na altura máxima de sua trajetória.
c) 200 m / s e explodiu depois de atingir a altura máxima de sua trajetória.
d) 400 m / s e explodiu exatamente na altura máxima de sua trajetória.
e) 400 m / s e explodiu depois de atingir a altura máxima de sua trajetória.
13. Admita uma colisão frontal totalmente inelástica entre um objeto que se move com velocidade inicial v 0 e outro objeto
inicialmente em repouso, ambos com mesma massa.
Nessa situação, a velocidade com a qual os dois objetos se movem após a colisão equivale a:
v0
2
v0
b)
4
c) 2v0
a)
d) 4v 0
14. Com relação às colisões elástica e inelástica, analise as proposições.
1.
I. Na colisão elástica, o momento linear e a energia cinética não se conservam.
II. Na colisão inelástica, o momento linear e a energia cinética não se conservam.
III. O momento linear se conserva tanto na colisão elástica quanto na colisão inelástica.
IV. A energia cinética se conserva tanto na colisão elástica quanto na colisão inelástica.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente a afirmativa III é verdadeira.
b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
c) Somente a afirmativa IV é verdadeira.
d) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
e) Todas as afirmativas são verdadeiras.
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  0,2m em relação a ele. Considere o módulo da aceleração da
gravidade g  10m / s2 .
15. Após a colisão, X e Y passam a moverem-se juntos, formando um único pêndulo de massa 200 g. Se v é a
velocidade do pêndulo X no instante da colisão, o módulo da velocidade do pêndulo de massa 200 g imediatamente
após a colisão, é
a) 2v.
b) 2v.
c) v.
d) v / 2.
e) v / 2.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Considere os dados abaixo para resolver a(s) questão(ões) quando for necessário.
Constantes físicas
Aceleração da gravidade: g  10m / s2
Densidade da água: r  1,0 g / cm3
16. Uma bola de futebol de massa m  0,20kg é chutada contra a parede a uma velocidade de 5,0m/s. Após o choque,
ela volta a 4,0m/s. A variação da quantidade de movimento da bola durante o choque, em kg  m/s, é igual a
a) 0,2.
b) 1,0.
c) 1,8.
d) 2,6.
17. Uma esfera de massa m é lançada do solo verticalmente para cima, com velocidade inicial V, em módulo, e atinge o
solo 1 s depois. Desprezando todos os atritos, a variação no momento linear entre o instante do lançamento e o instante
imediatamente antes do retorno ao solo é, em módulo,
a) 2mV.
b) mV.
c) mV2/2.
d) mV/2.
18. Considere uma esfera metálica em queda livre sob a ação somente da força peso. Sobre o módulo do momento linear
desse corpo, pode-se afirmar corretamente que
a) aumenta durante a queda.
b) diminui durante a queda.
c) é constante e diferente de zero durante a queda.
d) é zero durante a queda.
19. Um objeto de massa igual a 2 kg move-se em linha reta com velocidade constante de 4 m / s. A partir de um certo
instante, uma força de módulo igual a 2N é exercida por 6 s sobre o objeto, na mesma direção de seu movimento. Em
seguida, o objeto colide frontalmente com um obstáculo e tem seu movimento invertido, afastando-se com velocidade de
3 m / s.
O módulo do impulso exercido pelo obstáculo e a variação da energia cinética do objeto, durante a colisão, foram,
respectivamente,
a) 26 Ns e -91 J.
b) 14 Ns e -91 J.
c) 26 Ns e -7 J.
d) 14 Ns e -7 J.
e) 7 Ns e -7 J.
20. Um móvel de massa 100 kg, inicialmente em repouso, move-se sob a ação de uma força resultante, constante, de
intensidade 500 N durante 4,00 s. A energia cinética adquirida pelo móvel, no instante t  4,00 s, em joule (J), é
a)
b)
c)
d)
e)
2,00  103
4,00  103
8,00  103
2,00  104
4,00  104
21. Um objeto, deslocando-se com uma quantidade de movimento de 20 kg  m / s, colide com um obstáculo durante
0,010 s e para. O valor médio da força impulsiva que atua nesse objeto é, em newtons,
a) 1,0  101.
b) 2,0  101.
c) 1,0  103.
d) 2,0  103.
22. Uma experiência comum utilizando um acelerador de partículas consiste em incidir uma partícula conhecida sobre
um alvo desconhecido e, a partir da análise dos resultados do processo de colisão, obter informações acerca do alvo.
Um professor, para ilustrar de forma simplificada como esse processo ocorre, propôs a seguinte situação em que uma
partícula de massa m1  0,2 kg colide com um alvo que inicialmente estava em repouso, conforme a figura.
Após a colisão, obteve-se como resultado que as componentes y das velocidades são respectivamente v1y  5 m / s e
v2y  2 m / s. Neste caso, a massa do alvo em kg é:
a) 0,08
b) 0,2
c) 0,5
d) 0,8
e) 1,25
23. O pêndulo de Newton pode ser constituído por cinco pêndulos idênticos suspensos em um mesmo suporte. Em um
dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocando-se para a direita e
colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas.
O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em:
a)
b)
c)
d)
e)
24. Em uma mesa de sinuca, uma bola é lançada frontalmente contra outra bola em repouso. Após a colisão, a bola
incidente para e a bola alvo (bola atingida) passa a se mover na mesma direção do movimento da bola incidente. Supondo
que as bolas tenham massas idênticas, que o choque seja elástico e que a velocidade da bola incidente seja de 2 m/s,
qual será, em m/s, a velocidade inicial da bola alvo após a colisão?
a) 0,5
b) 1
c) 2
d) 4
e) 8
25. “A força agressiva da bomba atômica que literalmente implodiu a sociedade foi lembrada na poesia de Vinícius de
Moraes que, combinada com a melodia de Gerson Conrad, se transformou no grande sucesso "Rosa de Hiroshima",
gravada pelo grupo musical Secos & Molhados em 1973.”
Fonte: Ciência na música popular brasileira, de Ildeu de Castro Moreira e Luisa Massarani. Publicado na revista préUnivesp – Número 25 – Aprendizagem lúdica – Outubro de 2012.
Considerando-se que um artefato está em repouso sobre uma mesa e explode em dois pedaços. Um dos pedaços que
possui um terço do total da massa do artefato foi lançado para o norte com velocidade de 300m s. Dessa maneira, é
CORRETO afirmar que o segundo pedaço, com 2 3 da massa total do artefato, foi lançado para:
a) o sul com velocidade de 150m s.
b) o sul com velocidade de 600m s.
c) o sudeste com velocidade de 150m s.
d) o sudeste com velocidade de 600m s.
e) uma direção desconhecida com velocidade de 600m s.
Gabarito:
1: [C]
2: [B]
3: [A]
4: [C]
5: [A]
6: [C]
7: [C]
8: [B]
9: [A]
10: [B]
11: [E]
12: [B]
13: [A]
14: [A]
15: [E]
16: [C]
17: [A]
18: [A]
19: [A]
20: [D]
21: [D]
22: [C]
23: [C]
24: [C]
25: [A]