Colégio Planeta

Lista 07-B Prof.: Moita

Lista de Física

Data: 09 / 05 / 2014

Aluno(a): Pré-Vestibular Turma: Turno: Matutino

01 - (PUC RJ) Uma massinha de 0,3 kg é lançada

horizontalmente com velocidade de 5,0 m/s contra um bloco de 2,7 kg que se encontra em repouso sobre uma superfície sem atrito. Após a colisão, a massinha se adere ao bloco. Determine a velocidade final do conjunto massinha-bloco em m/s imediatamente após a colisão. A) 2,8. B) 2,5. C) 0,6. D) 0,5. E) 0,2.

02 - (PUC RJ) Na figura abaixo, o bloco 1, de massa m1 = 1,0 kg,

havendo partido do repouso, alcançou uma velocidade de 10 m/s após descer uma distância d no plano inclinado de 30º. Ele então

colide com o bloco 2, inicialmente em repouso, de massa m2 = 3,0 kg. O bloco 2 adquire uma velocidade de 4,0 m/s após a colisão e segue a trajetória semicircular mostrada, cujo raio é de 0,6 m. Em todo o percurso, não há atrito entre a superfície e os blocos. Considere g = 10 m/s

2.

A) Ao longo da trajetória no plano inclinado, faça o diagrama de

corpo livre do bloco 1 e encontre o módulo da força normal sobre ele.

B) Determine a distância d percorrida pelo bloco 1 ao longo da

rampa. C) Determine a velocidade do bloco 1 após colidir com o bloco 2. D) Ache o módulo da força normal sobre o bloco 2 no ponto

mais alto da trajetória semicircular. 03 - (UFGD) No estacionamento de um supermercado, o veículo A, de massa 2000 kg, colide de frente contra a lateral do veículo B, de massa 1500 kg, que estava em repouso, conforme ilustrado na imagem a seguir.

Imediatamente após a colisão, os dois veículos permanecem em movimento, presos um ao outro, e sua velocidade é estimada em 4 m/s. Desconsiderando perdas por atrito, qual era, aproximadamente, a velocidade do veículo A antes da colisão?

A) 7 km/h. B) – 4 m/s. C) 25 km/h. D) 5 m/s. E) 14 m/s.

04 - (UNICAMP SP) Muitos carros possuem um sistema de segurança para os passageiros chamado airbag. Este sistema consiste em uma bolsa de plástico que é rapidamente inflada quando o carro sofre uma desaceleração brusca, interpondo-se entre o passageiro e o painel do veículo. Em uma colisão, a função do airbag é

A) aumentar o intervalo de tempo de colisão entre o

passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.

B) aumentar a variação de momento linear do passageiro durante a colisão, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.

C) diminuir o intervalo de tempo de colisão entre o passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.

D) diminuir o impulso recebido pelo passageiro devido ao choque, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.

05 - (FUVEST SP) Uma pequena bola de borracha maciça é

solta do repouso de uma altura de 1 m em relação a um piso liso e sólido. A colisão da bola com o piso tem coeficiente de

restituição = 0,8. A altura máxima atingida pela bola, depois da sua terceira colisão com o piso, é

NOTE E ADOTE: = V2

f/V2i, em que Vf e Vi são,

respectivamente, os módulos das velocidades da bola logo após e imediatamente antes da colisão com o piso. Aceleração da gravidade g = 10 m/s

2.

A) 0,80 m. B) 0,76 m. C) 0,64 m. D) 0,51 m. E) 0,20 m.

06 - (UDESC) A Figura 1 mostra um projétil de massa 20 g se

aproximando com uma velocidade constante V de um bloco de madeira de 2,48 kg que repousa na extremidade de uma mesa de 1,25 m de altura. O projétil atinge o bloco e permanece preso a ele. Após a colisão, ambos caem e atingem a superfície a uma distância horizontal de 2,0 m da extremidade da mesa, conforme mostra a Figura 1. Despreze o atrito entre o bloco de madeira e a mesa.

Assinale a alternativa que contém o valor da velocidade V do projétil antes da colisão.

A) 0,50 km/s. B) 1,00 km/s. C) 1,50 km/s. D) 0,10 km/s. E) 0,004 km/s.

07 - (UEM PR) Durante o treino classificatório para o Grande

Prêmio da Hungria de Fórmula 1, em 2009, o piloto brasileiro Felipe Massa foi atingido na cabeça por uma mola que se soltou do carro que estava logo à sua frente. A colisão com a mola causou fratura craniana, uma vez que a mola ficou ali alojada, e um corte de 8 cm no supercílio esquerdo do piloto. O piloto brasileiro ficou inconsciente e seu carro colidiu com a proteção de pneus. A mola que atingiu o piloto era de aço, media 12 cm de diâmetro e tinha, aproximadamente, 800 g. Considerando que a velocidade do carro de Felipe era de 270 km/h, no instante em que ele foi atingido pela mola, e desprezando a velocidade da mola e a resistência do ar, assinale o que for correto. A) A quantidade de movimento (momento linear) transferida do

piloto para a mola foi de, aproximadamente, 75 kg.m.s–1

. B) Pode-se dizer que esse tipo de colisão é uma colisão

perfeitamente inelástica. C) Tomando-se o referencial do piloto Felipe Massa, pode-se

dizer que a velocidade da mola era de –270 km/h. D) Considerando que o intervalo de tempo do impacto

(a duração do impacto) foi de 0,5 s, a aceleração média da mola foi de 150 m/s

2.

E) Considerando que, após o final da colisão, a velocidade da mola em relação ao piloto é nula, e tomando o referencial do piloto Felipe Massa, pode-se afirmar que a função horária da posição da mola, após o final da colisão, foi de segundo grau.

08 - (UFTM) Num jogo de sinuca, a bola branca é lançada com

velocidade V1 de módulo igual a 2 m/s contra a bola preta, que está em repouso no ponto P, colidindo com ela nesse ponto.

Imediatamente após a colisão, as bolas movem-se perpendicular-mente uma a outra, a bola branca com velocidade V’1 de módulo

igual a 3 m/s e a bola preta com velocidade V’2, dirigindo-se

para a caçapa, numa direção perpendicular à tabela, conforme indica a figura.

Considerando que as bolas tenham massas iguais, o módulo de V’2, em m/s, é

A) 3 .

B) 2 .

C) 1.

D) 2

3.

E) 0,5.

09 - (UPE) “Curiosity pousa com sucesso em Marte”. Essa foi a

manchete em vários meios de comunicação na madrugada do dia 6 de agosto de 2012. O robô da Nasa chamado Curiosity foi destinado a estudar propriedades do planeta Marte. Após uma viagem de aproximadamente 9 meses, o Curiosity chegou a Marte. Ao entrar na atmosfera do planeta, o robô continuava ligado a pequenos foguetes que foram usados para desacelerá-lo. Segundos antes da chegada ao solo, os foguetes foram desconectados e se afastaram para bem longe. A figura ilustra o sistema Curiosity + foguetes.

A massa dos foguetes varia continuamente, enquanto eles queimam combustível e produzem a exaustão dos gases. A propulsão dos foguetes que fizeram desacelerar o Curiosity é um exemplo notável da A) Lei da Inércia. B) Lei de Kepler. C) Conservação da Energia. D) Conservação da Quantidade de Movimento. E) Lei da Gravitação Universal. 10 - (FUVEST SP)

Maria e Luísa, ambas de massa M, patinam no gelo. Luísa vai ao encontro de Maria com velocidade de módulo V. Maria, parada na pista, segura uma bola de massa m e, num certo instante, joga a bola para Luísa. A bola tem velocidade de

módulo v, na mesma direção de V . Depois que Luísa agarra a

bola, as velocidades de Maria e Luísa, em relação ao solo, são, respectivamente, NOTE E ADOTE: V e v são velocidades em relação ao solo. Considere positivas as velocidades para a direita. Desconsidere efeitos dissipativos. A) 0 ; v – V. B) –v ; v + V/2. C) –m v / M ; M V / m. D) –m v / M ; (m v – M V) / (M + m). E) (M V/2 – m v) / M ; (m v – MV/2) / (M + m).

11 - (UFTM) Num trecho plano e horizontal de uma estrada, um

carro faz uma curva mantendo constante o módulo da sua velocidade em 25 m/s. A figura mostra o carro em duas posições, movendo-se em direções que fazem, entre si, um ângulo de 120º.

Considerando a massa do carro igual a 1.000 kg, pode-se afirmar que, entre as duas posições indicadas, o módulo da variação da quantidade de movimento do

veículo, em (kg m)/s, é igual a A) 10 000. B) 12 500. C) 25 000.

D) 12 500 2 .

E) 25 000 2 .

12 - (UFJF MG) Um objeto de massa m1 = 2,0 kg é solto de uma

altura H = 10 m, em relação ao solo, em um plano inclinado. Após o plano inclinado, existe um loop de raio R = 1,0 m e um objeto de massa m2 = 4,0 kg em repouso, como ilustra a figura a seguir. Desprezando qualquer forma de dissipação de energia, responda às perguntas abaixo.

A) O objeto de massa m1 conseguirá fazer a volta no loop?

Justifique sua resposta. B) Considerando que o objeto de massa m1 faça a volta no loop,

calcule a sua velocidade imediatamente antes de colidir com o objeto de massa m2.

C) Calcule a velocidade do objeto de massa m2, logo após a colisão com o objeto de massa m1, considerando que eles sofrem uma colisão perfeitamente inelástica.

13 - (UFRN) Durante a preparação para uma competição de

patinação no gelo, um casal de patinadores pretendia realizar uma acrobacia que exigia uma colisão entre eles. Para tanto, eles resolveram executar a seguinte sequência de movimentos: Inicialmente, o patinador ficaria em repouso, enquanto sua companheira se deslocaria em linha reta, em sua direção, com velocidade constante igual 10 m/s e, em um dado instante, ela colidiria com ele, que a tomaria nos braços e os dois passariam a se deslocar juntos com determinada velocidade, como previsto pala Lei de Conservação da Quantidade de Movimento. A Figura abaixo ilustra as situações descritas no texto.

Considere que a massa do patinador é igual a 60 kg e a da patinadora é igual a 40 kg e que, para executar a acrobacia planejada, após a colisão eles deveriam atingir uma velocidade de 5,0 m/s. Considere ainda que o atrito entre os patins e a pista de patinação é desprezível. Dado: Quantidade de movimento de um corpo: Q = mv, onde m é a massa do corpo e v sua velocidade Diante do exposto: A) Identifique qual o tipo de colisão que ocorre entre o casal de

patinadores e justifique sua resposta. B) A partir do cálculo da velocidade do casal após a colisão,

explique se é ou não possível a realização da acrobacia planejada por eles.

14 - (UNESP) Um brinquedo é constituído por dois carrinhos

idênticos, A e B, de massas iguais a 3 kg e por uma mola de massa desprezível, comprimida entre eles e presa apenas ao carrinho A. Um pequeno dispositivo, também de massa desprezível, controla um gatilho que, quando acionado, permite que a mola se distenda.

Antes de o gatilho ser acionado, os carrinhos e a mola moviam-se juntos, sobre uma superfície plana horizontal sem atrito, com energia mecânica de 3,75 J e velocidade de 1 m/s, em relação à superfície. Após o disparo do gatilho, e no instante em que a mola está totalmente distendida, o carrinho B perde contato com ela e sua velocidade passa a ser de 1,5 m/s, também em relação a essa mesma superfície. Nas condições descritas, calcule a energia potencial elástica inicialmente armazenada na mola antes de o gatilho ser disparado e a velocidade do carrinho A, em relação à superfície, assim que B perde contato com a mola, depois de o gatilho ser disparado. 15 - (UERJ) Em uma partida de tênis, após um saque, a bola,

de massa aproximadamente igual a 0,06 kg, pode atingir o solo com uma velocidade de 60 m/s. Admitindo que a bola esteja em repouso no momento em que a raquete colide contra ela, determine, no SI, as variações de sua quantidade de movimento e de sua energia cinética. 16 - (UEFS BA)

Um bloco com massa de 5.000 g desloca-se sobre um plano horizontal de atrito desprezível. No ponto A, mostrado na figura, o bloco comprime uma mola de constante elástica 140 N/m, que se encontra sobre uma superfície rugosa com coeficiente de atrito igual a 0,6. Considerando-se a aceleração da gravidade com módulo de 10,0 m/s

2 e sabendo-se que a compressão

máxima da mola é de 10,0 cm, a quantidade de movimento do bloco, no instante que atingiu a mola, em kg.m/s, era igual a A) 0,5. B) 0,7. C) 1,0. D) 1,5. E) 2,0. 17 - (UERJ) Em uma aula de física, os alunos relacionam os

valores da energia cinética de um corpo aos de sua velocidade. O gráfico abaixo indica os resultados encontrados. Determine, em kg.m/s, a quantidade de movimento desse corpo quando atinge a velocidade de 5 m/s.

18 - (UNESP) Em desintegrações radioativas, várias grandezas

físicas são conservadas. Na situação representada na figura, temos um núcleo de Tório (

228Th), inicialmente em repouso,

decaindo em núcleo de Rádio (224

Ra) e emitindo uma partícula . Na desintegração, a partícula α é emitida com uma energia cinética de aproximadamente 8,4 × 10

–13 J. Qual é a energia

cinética aproximada do núcleo do Rádio?

A) 15,0 × 10–15

J. B) 8,4 × 10

–15 J.

C) 9,0 × 10–15

J. D) 9,0 × 10

–13 J.

E) 15,0 × 10–13

J.

19 - (UNIRG) Uma maçã cai de uma árvore, sem nenhuma

resistência do ar, na cabeça de um famoso cientista.

Enquanto a maçã cai, A) a sua quantidade de movimento é conservada e sua energia

cinética também. B) a sua quantidade de movimento é conservada e sua energia

mecânica também. C) a sua quantidade de movimento não é conservada, mas sua

energia mecânica sim. D) a sua quantidade de movimento não é conservada, mas sua

energia potencial gravitacional sim. 20 - (MACK SP) Em uma competição de tênis, a raquete do

jogador é atingida por uma bola de massa 60 g, com velocidade horizontal de 40 m/s. A bola é rebatida na mesma direção e sentido contrário com velocidade de 30 m/s. Se o tempo de contato da bola com a raquete é de 0,01 s, a intensidade da força aplicada pela raquete à bola é A) 60 N. B) 120 N. C) 240 N. D) 420 N. E) 640 N. 21 - (UFPE) Uma partícula de massa 0,2 kg move-se ao longo do

eixo x. No instante t = 0, a sua velocidade tem módulo 10 m/s ao longo do sentido positivo do eixo. A figura a seguir ilustra o impulso da força resultante na direção x agindo sobre a partícula. Qual o módulo da quantidade de movimento da partícula

(em kgm/s) no instante t = 15 s?

22 - (UFTM) Em algumas circunstâncias nos deparamos com

situações de perigo e, para esses momentos, são necessários equipamentos de segurança a fim de evitar maiores danos. Assinale a alternativa que justifica corretamente o uso de determinados dispositivos de segurança. A) O cinto de segurança e o air-bag, utilizados nos

automóveis, servem para amortecer o impacto do motorista em uma colisão e, consequentemente, reduzir a variação do módulo da quantidade de movimento do motorista na colisão.

B) Um automóvel, ao fazer uma curva com velocidade de módulo constante, varia o módulo da quantidade de movimento do motorista, uma vez que a resultante das forças nele aplicadas é nula devido ao uso do cinto de segurança.

C) Em uma atividade circense, o trapezista ao cair do trapézio é amortecido por uma rede de proteção, responsável pela anulação da quantidade de movimento devido ao impulso que ela lhe aplica, o que não ocorreria se ele caísse diretamente no solo.

D) O impulso exercido por uma rede de proteção sobre o trapezista é igual àquele exercido pelo solo, caso não haja a rede; porém, o tempo de interação entre o trapezista e a rede é maior, o que faz com que diminua a força média exercida sobre o trapezista pela rede, em relação ao solo.

E) Ao cair sobre a rede de proteção o trapezista recebe da rede uma força maior do que aquela recebida se caísse no solo, oferecendo a ele maior segurança e diminuindo o risco de acidente.

23 - (Emescam ES) Quando uma pessoa pula de um local alto

e cai em pé, suas pernas sofrem um grande impacto ao tocar no solo. Para minimizar os efeitos do pulo em seu corpo, a pessoa pode flexionar as pernas no momento que toca o solo. Qual das alternativas abaixo explica o efeito benéfico desse procedimento? A) A flexão das pernas torna o choque do corpo com o solo

perfeitamente elástico, conservando constante a energia cinética do sistema.

B) Ao flexionar as pernas, a pessoa transfere uma quantidade menor de movimento ao solo e assim sofre um esforço menor.

C) A terceira lei de Newton deixa de ser válida, pois a reação no corpo passa a ser menor que a ação no solo.

D) A flexão das pernas, sendo feita de forma adequada, torna a desaceleração constante, suavizando a queda.

E) A flexão das pernas aumenta o intervalo de tempo da colisão da pessoa com o solo, diminuindo a força média que o solo faz na pessoa.

24 - (UFPE) O martelo de ferro de 1,5 toneladas, de um bate-

estaca, cai em queda livre de uma altura de 5,0 m, a partir do repouso, sobre uma estaca de cimento. O martelo não rebate após a colisão, isto é, permanece em contacto com a estaca. A força exercida pela estaca sobre o martelo varia com o tempo de acordo com o gráfico a seguir. Calcule o valor da força máxima Fmax, em unidades de 10

3 N. Despreze todas as perdas

de energia existentes entre o martelo e a guia, bem como com as demais engrenagens.

Um foguete russo Soyuz com três astronautas a bordo decolou nesta terça-feira do centro es-pacial de Baikonur, nas estepes do Cazaquistão, com destino à Estação Espacial Internacional (ISS), constatou a AFP… A cápsula entrou em órbita da Terra minu-tos após o lançamento, tal como estava previsto, destacou a agência russa Interfax. Trata-se do quarto voo espacial para o comandante Padalka, que já passou o total de 585 dias em órbita. É a primeira missão espacial de Serguei Revine e a segunda de Joseph Acaba… Este foi o terceiro lançamento bem sucedido de um Soyuz desde o fracasso registrado em agosto de 2011 com um foguete do mesmo tipo, em meio a uma série de problemas no programa espacial russo. A Rússia é atualmente o único país capaz de enviar astronautas à ISS, após o fim do programa de ônibus espaciais dos Estados Unidos. Os americanos pagam à Rússia cerca de 50 milhões de dólares por astronauta levado à ISS, e não se espera o lançamento de uma nave americana antes de 2015. 25 - (Unifra RS) Uma sonda espacial de duas toneladas,

observada de um sistema inercial, encontra-se inicialmente em repouso no espaço. Seu propulsor é ligado em um determinado intervalo de tempo e os gases são ejetados a uma velocidade constante de 2490 m/s, em relação à sonda. Determine a massa aproximada de gases ejetados, sendo que no final do processo a sonda move-se a 10 m/s. A) 2 kg. B) 4 kg. C) 8 kg. D) 16 kg. E) 32 kg. GABARITO:

01) Gab: D 02) Gab: A)

N = 8,7 N B) d = 10 m C) V1f = –2,0 m/s. O sinal negativo indica que o bloco 1 move-se para a esquerda após a colisão. D) N = 10 N

03) Gab: C 04) Gab: A 05) Gab: D 06) Gab: A

07) Gab: 14 08) Gab: C 09) Gab: D 10) Gab: D 11) Gab: C

12) Gab:

A) Como não há dissipação de energia, a soma das energias potencial e cinética no alto do loop é igual à energia

potencial no alto da rampa: m1gH = m1g2R + 2

1m1v

2. No

alto do loop, a força centrípeta é igual à soma da força

peso e da normal: R

mv 2

= mg + N. Na situação de

velocidade mínima em que o objeto completa a volta no

loop, a força normal tende a zero. Assim, R

minvm 21 =

m1gv2

min = gR. Substituindo v2

min = gR na equação de conservação da energia, encontramos o valor mínimo H min da altura em que o objeto é solto na rampa para que faça a volta no loop:

m1gHmin = m1g2R + 2

1m1gR

Hmin = R+ 2

1R =

2

5R = 2,5m

Como H =10 m, o objeto fará a volta no loop.

B) m1gH = 2

1m1v

2

v = gH2 = 10 2 m / s

C) m1v = 21 mm vf

vf =

21

1

mm

m v =

6

2 10 2 =

3

102 m / s

13) Gab:

A) Como após a colisão os dois permanecem unidos, então trata-se de um choque perfeitamente inelástico. OU Como o coeficiente de restituição e=0, logo o choque é inelástico.

B) Pela Lei de Conservação da Quantidade de Movimento (momento linear), a quantidade de movimento inicial é igual à final, logo a velocidade do casal após a colisão será determinada a partir de:

Pi = Pf mava = (ma + mb)vab vab = ba

aa

mm

vm

=

6040

10x40

=

100

400 = 4,0 m/s

Portanto vab = 4,0 m/s. E, assim, conclui-se que não será possível a realização da acrobacia imaginada pelo casal, uma vez que seria necessária uma velocidade final mínima de 5,0 m/s. 14) Gab: EP = 0,75 J

vA' = 0,5 m/s

15) Gab: p = 3,6 kgm/s

Ec = 108 J

16) Gab: C 17) Gab: Q = 10 kg.m/s 18) Gab: A 19) Gab: C 20) Gab: D 21) Gab: 52 22) Gab: D 23) Gab: E 24) Gab: 75 x 10

3 N

25) Gab: C