FÍSICA I QUINTA LISTA DE EXERCÍCIOS

1) Você deixa cair um livro de 2,00 Kg para ma amiga que está na calçada a uma distância D = 10 m abaixo de você. Se as mãos de sua amiga estão a uma distância d = 1,5 m acima do solo, a figura a seguir ilustra a situação proposta: Responda: a) Qual o trabalho Wg realizado pela força gravitacional sobre o livro até ele chegar às mãos de sua amiga? b) Qual é a variação ΔU da energia potencial gravitacional do sistema livro-Terra durante a queda? c) Qual a velocidade do livro ao chegar às mãos de sua amiga?

2) A figura a seguir mostra uma montanha russa e um carrinho que está correndo nos seus trilhos. O carrinho de massa m = 825 Kg atinge o cume da primeira elevação com velocidade inicial v0 = 17,0 m/s a uma altura h = 42,0 m. O atrito é desprezível. Responda: a) Qual o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o carro entre o ponto citado e o ponto A? b) Qual o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o carro entre o ponto citado e o ponto B? c) Qual o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o carro entre o ponto citado e o ponto C? d) Se a energia potencial do sistema carro-Terra é tomada como nula no ponto c, qual é seu valor quando o carro está no ponto B? e) Se a energia potencial do sistema carro-Terra é tomada como nula no ponto c, qual é seu valor quando o carro está no ponto A? f) qual é a velocidade do carro ao chegar no ponto B? g) qual é a velocidade do carro ao chegar no ponto C?

3) Na figura a seguir, um floco de gelo de 2,00 g é liberado na borda de uma taça hemisférica com 22,0 cm de raio. Não há atrito no contato do floco com a taça. Responda: a) Qual o trabalho realizado sobre o floco pela força gravitacional durante sua descida até o fundo da taça?

b) Qual a variação da energia potencial do sistema floco-Terra durante a descida? c) Se a energia potencial do sistema floco-Terra é tomada como nula no fundo da taça, qual é seu valor quando o floco é liberado? d) Qual a velocidade do floco ao atingir o fundo da taça? e) Se dobrarmos a massa do floco de gelo, qual sua velocidade ao chegar ao fundo da taça?

4) A figura a seguir mostra uma haste fina, de comprimento L = 2,00 m e massa desprezível, que pode girar em torno de uma das extremidades para descrever uma circunferência vertical. Uma bola de massa m = 5,00 Kg está presa na outra extremidade. A haste é puxada até fazer

um ângulo 0 = 300 com a vertical e liberada com velocidade inicial 00 v

m/s. Quando a

bola desce até o ponto mais baixo da trajetória, responda: a) Qual o trabalho realizado sobre ela pela força gravitacional? b) Qual a variação da energia potencial do sistema bola-Terra? c) Qual a velocidade da bola quando atinge o ponto mais baixo da trajetória? d) Essa velocidade aumenta, diminui ou permanece a mesma se a massa for duplicada?

5) No problema 4 a haste tem comprimento L = 1,25 m. O peso do pêndulo (no qual está concentrada, para efeitos práticos, toda sua massa) tem velocidade v0 quando a corda faz um

ângulo 0 = 400 com a vertical. Responda:

a) Qual a velocidade do peso quando atinge a posição mais baixa se v0 = 8,00 m/s? b) Qual a velocidade v0 mínima para que o pêndulo oscile para baixo e para cima até atingir a posição horizontal? c) Qual a velocidade v0 mínima para que o pêndulo oscile para baixo e para cima até atingir a posição vertical com a corda esticada? 6) Um bloco de 700 g é abandonado de uma altura h0 acima de uma mola vertical com constante elástica k = 400 N/m e massa desprezível. O bloco se choca com a massa e pára momentaneamente depois de comprimir a mola de 19,0 cm. A figura a seguir ilustra a situação: Responda: a) Qual é o trabalho realizado pelo bloco sobre a mola? b) Pela mola sobre o bloco? c) Qual é o valor de h0?

d) Se o bloco fosse solto de uma altura 2,0h0 acima da mola, qual seria a máxima compressão da mola?

7) Um bloco de massa m = 2,0 Kg é deixado cair de uma altura h0 = 40 cm sobre uma mola de constante elástica k = 1960 N/m, como mostra a figura do problema 6. Determine a variação de compressão máxima da mola ao ser comprimida. 8) A figura mostra uma pedra de 8,00 Kg em repouso sobre uma mola. O peso da pedra exerce uma força contra a mola comprimindo-a de 10,0 cm. Responda: a) Qual a constante elástica da mola? b) A pedra é empurrada mais 30 cm para baixo e liberada. Qual é a energia potencial elástica da mola antes de ser liberada? c) Qual a variação da energia potencial gravitacional do sistema pedra-Terra quando a pedra se desloca do ponto onde foi liberada até a altura máxima? d) Qual é a altura máxima medida a partir do ponto onde a pedra foi liberada?

9) Uma caixa de pão de massa igual a 2,00 Kg está sobre um plano inclinado sem atrito que forma um ângulo de 400 com a horizontal. A caixa está presa, por uma corda que passa por uma polia, considerada ideal, ou seja, sem atrito e com massa desprezível, a uma mola de constante elástica k = 120 N/m, como mostra a figura. A caixa é liberada a partir do repouso quando a mola se encontra relaxada. Responda: a) Qual a velocidade da caixa após percorrer 10 cm? b) Que distância a caixa percorre do ponto em que foi liberado até o ponto em que pára momentaneamente?

10) Um bloco com massa m = 2,00 Kg é apoiado em uma mola em um plano inclinado sem atrito de ângulo θ = 300 (veja a figura). O bloco não está preso à mola. A mola, de constante elástica k = 19,6 N/m, é comprimida de 20 cm e depois liberada. Responda: a) Qual é a energia potencial elástica armazenada na mola comprimida? b) Qual a variação da energia potencial gravitacional do sistema bloco-Terra quando o bloco se move do ponto em que foi liberado até o ponto mais alto que atinge no plano inclinado? c) Qual a distância percorrida pelo bloco ao longo do plano inclinado até atingir a altura máxima?

11) A corda da figura a seguir possui comprimento L = 120 cm, possui também uma bola presa em uma das extremidades e está fixa na outra. A distância d de uma extremidade a um pino no ponto P é 75,0 cm. A bola, inicialmente em repouso, é liberada com o fio na posição horizontal, como mostrado na figura e percorre a trajetória indicada pelo arco tracejado. Responda: a) Qual a velocidade da bola ao atingir o ponto mais baixo da trajetória? b) O ponto mais alto depois que a corda toca o pino?

GABARITO: 1) a) 167 J b) -167 J c) 13 m/s 2) a) 0 J b) 1,7x105 J c) 3,4x105 J d) 1,7x105 J e) 3,4x105 J f) 26,5 m/s g) 33,4 m/s 3) a) 4,31x10-3 J b) -4,31x10-3 J c) 4,31x10-3 J d) 2,08 m/s e) 2,08 m/s 4) a) 13,1 J b) -13,1 J c) 2,29 m/s d) Conceito para se pensar. 5) a) 8,35 m/s b) 4,33 m/s c) 7,45 m/s 6) a) -7,22 J b) -7,22 J c) 86,25 cm d) 0,26 m 7) 0,10 m ou 10 cm. 8) a) 784 N/m b) 62,7 J c) 62,7 J d) 0,800 m ou 80 cm. 9) a) 0,81 m/s b) 0,21 m 10) a) 39,2 J b) 39,2 J c) 4,0 m 11) 4,85 m/s b) 2,42 m/s