Fisica1-lista2 - Departamento de Física

UFPB – DEPARTAMENTO DE FÍSICA
PROF.: Edmundo M. Monte.
Aluno:________________________________________Matrícula:_________
LISTA-II DE EXERCÍCIOS – FÍSICA I
i) – Estude os seguintes tópicos: trabalho, teorema do trabalho-energia cinética, forças
conservativas e não conservativas, energia potencial, lei de conservação de energia
mecânica, lei geral de conservação de energia, momentum de um sistema de partículas,
centro de massa, movimento do centro de massa, energia de um sistemas de partículas,
colisões em uma dimensão.
ii) -Tente fazer os exercícios abaixo:
1) Uma caixa de 48 kg sobe 8m de uma rampa de 30 graus de inclinação, puxado por uma
corda com tensão constante de 540 N. O coeficiente de atrito cinético é 0,40. Determine o
trabalho realizado por cada força que atua sobre a caixa.
2) Um objeto se move em linha reta com deslocamento dado por d = 3i + 4j. Determine o
trabalho realizado sobre o objeto pela força constante F = 8i – 8j.
3) Um automóvel de massa igual a 1200 kg sobe uma longa colina, inclinada de 5 graus,
com uma velocidade constante de 36 km/h. Calcule o trabalho que o motor realiza em 5
min. Despreze os efeitos de atrito.
4) Dê um exemplo em que mostre que o trabalho depende do sistema de referência.
5) Um bloco de 10 kg é arrastado sobre uma superfície horizontal onde o coeficiente de
atrito cinético entre o bloco e o plano é 0,5. O bloco, que estava em repouso no ponto A
passa pelo ponto B , distante de 10 m, com uma velocidade de 4 m/s. Sabendo-se que o
ângulo é de 37 graus com a horizontal.
a) Faça um diagrama de forças que atuam sobre o bloco.
b) Qual o trabalho da força resultante no trecho AB?
c) Qual o trabalho realizado pela força F no trecho AB?
d) Qual a potência desenvolvida pela força F neste trecho?
6) Mostre que a força restauradora de uma mola com constante k, em movimento
unidimensional, é uma força conservativa.
7) Mostre que a força de atrito cinético não é uma força conservativa.
8) Joga-se uma pedra de 2 kg verticalmente para cima com velocidade de 8 m/s. Despreze a
resistência do ar e considere o sistema pedra + gravidade terrestre.
a) Calcule a energia mecânica do sistema
b) Qual a altura atingida pela pedra, qual a energia potencial nessa altura máxima?
c) Qual é a velocidade da pedra quando ela atinge a metade da altura máxima?
d) Descreva as variações da energia cinética e da energia potencial durante este movimento.
9) Um robô de massa 40 kg é arrastado por um cabo, para cima, em uma parede inclinada
de 30 graus, dentro de uma cratera de um vulcão. A força sobre o robô pelo cabo é de
332 N. A força de atrito cinético entre o robô e a parede é de 136 N. O robô move-se de
uma distância 0,5 m ao longo da parede.
a) Qual o trabalho realizado pelo cabo para produzir ente deslocamento e sobre qual
sistema ele é realizado?
b) Qual é a variação de energia potencial gravitacional do sistema?
c) Qual a variação de energia térmica entre o robô e a parede, por causa do atrito?
d) Qual é a mudança de energia cinética do robô?
10) Um menino de 17 kg parte do repouso no topo de um escorregador a 2 m de altura. O
trabalho realizado pelas forças de atrito é de -180 J. Calcule a velocidade do menino na
base do escorregador.
11) Dois automóveis, cada um com massa 1500 kg viajam na mesma direção em linha reta.
Um tem velocidade de 25 m/s e o outro de 15 m/s. Considerando estes automóveis um
sistema de partículas.
a) Qual a energia cinética translacional do CM?
b) Qual a energia cinética interna do sistema?
c) Qual a energia cinética do sistema?
12) Duas partículas P e Q com massas 0,1 kg e 0,3 kg, respectivamente, estão em repouso a
e 1 m de distância uma da outra e se atraem com força constante de 0,02 N. Considerando
que nenhuma força externa atua no sistema:
a) Descreva o movimento do CM
b) Determine a que distância da posição inicial de P as duas partículas se chocam.
13) Uma caixa vazia de massa 20 t rola sobre um trilho numa velocidade de 5 m/s e colide
com uma caixa de massa 65 t que está parada. Assuma a colisão elástica.
a) Quais as velocidades das caixas depois da colisão? (Assuma a colisão elástica). Se a
massa do alvo fosse “muito maior” do que a outra massa, no limite, quais as velocidades
finais das partículas?
b) Assuma agora que após a colisão as caixas saem juntas. Qual a velocidade delas depois
da colisão? Qual a energia cinética do sistema antes e depois dessa colisão? A energia
cinética do centro de massa muda depois da colisão? Qual a energia dissipada durante a
colisão?
14) Um bloco de massa 2 kg desliza ao longo de uma mesa sem atrito com uma velocidade
de 10 m/s. A frente dele e deslocando-se no mesmo sentido, a 3m/s, está um bloco de massa
5 kg, ligada a esta massa está uma mola (massa aproximadamente zero) de constante
elástica 1120 N/m. Quando os blocos colidem, qual é a compressão máxima da mola?
Considere a colisão totalmente inelástica.
15) Considere duas partículas, m1 e m 2 , inicialmente com velocidades v1 e v2
unidimensionais. Depois de certo tempo elas colidem elasticamente em uma dimensão.
a) Calcule as velocidades das partículas depois da colisão
b) O que podemos dizer das velocidades relativas das partículas antes e depois da colisão?
Justifique.
16) Descreva um pêndulo balístico do ponto de vista da colisão
17) O peso de uma pedra de 8 kg faz com que a mola na vertical, presa a pedra, sofra uma
compressão de 10 cm.
a) Qual é a constante da mola?
b) A mola é comprimida mais 30 cm e depois liberada. Qual a energia potencial da mola
antes de ser liberada?
c) A que altura será levantada a pedra acima do ponto em que se encontrava, quando a mola
foi liberada?
18) Uma bola de massa m e velocidade v é atirada a uma parede e bate nela na
perpendicular. Assuma conservação de energia cinética e encontre a velocidade da bola
depois da colisão. Existe alguma incompatibilidade com a conservação do momentum
linear do sistema? Justifique sua resposta.
19) Duas crianças estão brincando com um jogo no qual elas tentam atirar bolas de gude
dentro de uma caixa no chão. Elas usam a descompressão de uma mola. A primeira criança
comprime a mola de 1,2 cm e a bola cai 18 cm antes do alvo, que está a 2 m
horizontalmente da borda da mesa. A que distância deve a segunda criança comprimir a
mola de modo a que a bola atinja o interior do alvo?
20) Uma bala de massa igual a 30 g é disparada horizontalmente num bloco de madeira de
massa igual a 30 kg em repouso sobre uma superfície horizontal. O coeficiente de atrito
cinético entre o bloco e a superfície vale 0,20. A bala penetra no bloco e fica retida em seu
interior. O centro de massa do bloco se desloca de 1,1 m. Calcule a velocidade da bala.
21) Estude todos os exercícios resolvidos do livro texto, correspondentes aos assuntos
selecionados. Estude as aulas do Professor.