LISTA DE EXERCÍCIOS - 3º ANO - CADERNO 6 1) (UNIFESP) Uma pessoa de 70 kg desloca-se do andar térreo ao andar superior de uma grande loja de departamentos, utilizando uma escada rolante. A figura fornece a velocidade e a inclinação da escada em relação ao piso horizontal da loja.

Considerando que a pessoa permaneça sempre sobre o mesmo degrau da escada, e sendo g = 10 m/s2, sen 30°= 0,50 e cos 30°= 0,87, pode-se dizer que a energia transferida à pessoa por unidade de tempo pela escada rolante durante esse percurso foi de: a) 1,4 × 102 J/s. b) 2,1 × 102 J/s. c) 2,4 × 102 J/s. d) 3,7 × 102 J/s. e) 5,0 × 102 J/s.

2) (PUCPR) Uma menina desce, a partir do repouso, o "Toboágua Insano", com aproximadamente 40 metros de altura, e mergulha numa piscina instalada em sua base. Usando g = 10 m/s2 e supondo que o atrito ao longo do percurso dissipe 28% da energia mecânica, calcule a velocidade da menina na base do toboágua.

Indique o valor correto numa das alternativas a seguir: a) 70,2 km/h b) 86,4 km/h c) 62,5 km/h d) 90,0 km/h e) 100 km/h

3) (FGV) Devido a forças dissipativas, parte da energia mecânica de um sistema foi convertida em calor,

circunstância caracterizada pelo gráfico apresentado.

Sabendo-se que a variação da energia potencial desse sistema foi nula, o trabalho realizado sobre o sistema nos primeiros 4 segundos, em J, foi, em módulo, a) 3 600. b) 1 200. c) 900. d) 800. e) 600.

4) (UNICAMP) No episódio II do filme Guerra nas Estrelas, um personagem mergulha em queda livre, caindo em uma nave que se deslocava horizontalmente a 100 m/s com os motores desligados. O personagem resgatado chegou à nave com uma velocidade de 6 m/s na vertical. Considere que a massa da nave é de 650 kg, a do personagem resgatado de 80 kg e a do piloto de 70 kg.

a) Quais as componentes horizontal e vertical da velocidade da nave imediatamente após o resgate?b) Qual foi a variação da energia cinética total nesse resgate?

5) (UNESP) Um veículo está rodando à velocidade de 36 km/h numa estrada reta e horizontal, quando o motorista aciona o freio. Supondo que a velocidade do veículo se reduz uniformemente à razão de 4 m/s em cada segundo a partir do momento em que o freio foi acionado, determinea) o tempo decorrido entre o instante do acionamento do freio e o instante em que o veículo pára.b) a distância percorrida pelo veículo nesse intervalo de tempo.

6) (PUCSP) Uma criança de massa 25 kg, inicialmente no ponto A, distante 2,4 m do solo, percorre, a partir do repouso, o escorregador esquematizado na figura. O escorregador pode ser considerado um plano inclinado cujo ângulo com a horizontal é de 37°. Supondo o coeficiente de atrito cinético entre a roupa da criança e o escorregador igual a 0,5, a velocidade com que a criança chega à base do escorregador (ponto B) é, em m/s,Dados: sen 37° = 0,6; cos 37° = 0,8; tg 37° = 0,75

a) 4 √3 b) 4 √5 c) 16 d) 4 e) 2 √10

7) (UNESP) Um projétil de 20 gramas, com velocidade de 240m/s, atinge o tronco de uma árvore e nele penetra uma certa distância até parar.a) Determine a energia cinética Ec do projétil antes de colidir com o tronco e o trabalho T realizado sobre o projétil na sua trajetória no interior do tronco, até parar.b) Sabendo que o projétil penetrou 18cm no tronco da árvore, determine o valor médio Fm da força de resistência que o tronco ofereceu à penetração do projétil.

8) (UNESP) Uma esfera de aço de massa 0,20kg é abandonada de uma altura de 5,0m, atinge o solo e volta, alcançando a altura máxima de 1,8m. Despreze a resistência do ar e suponha que o choque da esfera com o solo ocorra durante um intervalo de tempo de 0,050s. Levando em conta esse intervalo de tempo, determine:a) a perda de energia mecânica b) a força média exercida pelo solo sobre a esfera. Adote g = 10 m/s2.

9) (UNICAMP) A tração animal pode ter sido a primeira fonte externa de energia usada pelo homem e representa um aspecto marcante da sua relação com os animais.a) O gráfico mostra a força de tração exercida por um cavalo como função do deslocamento de uma carroça. O trabalho realizado pela força é dado pela área sob a curva F × d. Calcule o trabalho realizado pela força de tração do cavalo na região em que ela é constante.

b) No sistema internacional, a unidade de potência é o watt (W) = 1 J/s. O uso de tração animal era tão difundido no passado que James Watt, aprimorador da máquina a vapor, definiu uma unidade de potência tomando os cavalos como referência. O cavalo vapor (CV), definido a partir da ideia de Watt, vale aproximadamente 740 W. Suponha que um cavalo, transportando uma pessoa ao longo do dia, realize um trabalho total de 444000 J. Sabendo que o motor de uma moto,operando na potência máxima,executa esse mesmo trabalho em 40s, calcule a potência máxima do motor da moto em CV.

10) (FUVEST) A usina hidrelétrica de Itaipu possui 20 turbinas, cada uma fornecendo uma potência elétrica útil de 680 MW, a partir de um desnível de água de 120 m. No complexo, construído no Rio Paraná, as águas da represa passam em cada turbina com vazão de 600 m3/s.a) Estime o número de domicílios, N, que deixariam de ser atendidos se, pela queda de um raio, uma dessas turbinas interrompesse sua operação entre 17 h 30 min e 20 h 30 min, considerando que o consumo médio de energia, por domicílio, nesse período, seja de 4 kWh.b) Estime a massa M, em kg, de água do rio que entra em cada turbina, a cada segundo.c) Estime a potência mecânica da água P, em MW, em cada turbina.

NOTE E ADOTE:Densidade da água = 103 kg/m3. 1 MW = 1 megawatt = 106 W.1 kWh = 1000 W . 3600 s = 3,6 . 106J.Os valores mencionados foram aproximados para facilitar os cálculos.

11) (FUVEST) Um elevador de carga, com massa M = 5 000 kg, é suspenso por um cabo na parte externa de um edifício em construção. Nas condições das questões a seguir, considere que o motor fornece a potência P = 150 kW.

a) Determine a força F, em N, que o cabo exerce sobre o elevador, quando ele é puxado com velocidade constante.b) Determine a força F2, em N, que o cabo exerce sobre o elevador, no instante em que ele está subindo com uma aceleração para cima de módulo a = 5 m/s2.c) Levando em conta a potência P do motor, determine a velocidade V2, em m/s, com que o elevador estará subindo, nas condições do item (b) (a = 5 m/s2).d) Determine a velocidade máxima VL, em m/s, com que o elevador pode subir quando puxado pelo motor.

NOTE E ADOTE:A potência P, desenvolvida por uma força F, é igual ao produto da força pela velocidade V do corpo em que atua, quando V tem a direção e o sentido da força.

12) (UNESP) O teste Margaria de corrida em escada é um meio rápido de medida de potência anaeróbica de uma pessoa. Consiste em fazê-la subir uma escada de dois em dois degraus, cada um com 18 cm de altura, partindo com velocidade máxima e constante de uma distância de alguns metros da escada. Quando pisa no 8º. degrau, a pessoa aciona um cronômetro, que se desliga quando pisa no 12º. degrau. Se o intervalo de tempo registrado para uma pessoa de 70 kg foi de 2,8 s e considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, a potência média avaliada por este método foi de: a) 180 W. b) 220 W. c) 432 W. d) 500 W. e) 644 W.

13) (UFPEL) Um corpo de massa m se move ao longo do eixo x sob a ação de uma força ù, cujo módulo é representado no gráfico a seguir, em função do módulo do deslocamento. Tanto a força F quanto o deslocamento x possuem a mesma direção e o mesmo sentido.A partir da análise do gráfico, pode-se afirmar que o trabalho realizado pela força ao deslocar o corpo desde a origem até a posição x' é

14) (UNESP) A relação entre calor e outras formas de energia foi objeto de intensos estudos durante a Revolução Industrial, e uma experiência realizada por James P. Joule foi imortalizada. Com ela, ficou demonstrado que o trabalho mecânico e o calor são duas formas diferentes de energia e que o trabalho mecânico poderia ser convertido em energia térmica. A figura apresenta uma versão atualizada da máquina de Joule. Um corpo de massa 2 kg é suspenso por um fio cuidadosamente enrolado em um carretel, ligado ao eixo de um gerador.

O gerador converte a energia mecânica do corpo em elétrica e alimenta um resistor imerso em um recipiente com água. Suponha que, até que o corpo chegue ao solo, depois de abandonado a partir do repouso, sejam transferidos para a água 24 J de energia térmica. Sabendo que esse valor corresponde a 80% da energia mecânica, de qual altura em relação ao solo o corpo foi abandonado? Adote g = 10 m/s2.

15) (UNIFESP) A figura representa o gráfico do módulo F de uma força que atua sobre um corpo em função do seu deslocamento x. Sabe-se que a força atua sempre na mesma direção e sentido do deslocamento.

Pode-se afirmar que o trabalho dessa força no trecho representado pelo gráfico é, em joules,a) 0. b) 2,5. c) 5,0. d) 7,5. e) 10.

16) (UNESP) Uma força atuando em uma caixa varia com a distância x de acordo com o gráfico.

O trabalho realizado por essa força para mover a caixa da posição x = 0 até a posição x = 6 m valea) 5 J. b) 15 J. c) 20 J. d) 25 J. e) 30 J.

17) (UFMG) Um bloco de massa 0,20 kg desce deslizando sobre a superfície mostrada na figura a seguir.

No ponto A, a 60 cm acima do plano horizontal EBC, o bloco tem uma velocidade de 2,0 m/s e, ao passar pelo ponto B, sua velocidade é de 3,0 m/s. Considere g = 10 m/s2.1 - Mostre, usando idéias relacionadas ao conceito de energia, que, entre os pontos A e B, existe atrito entre o bloco e a superfície.2 - Determine o trabalho realizado pela força de atrito que atua no bloco entre os pontos A e B.3 - Determine o valor do coeficiente de atrito entre a superfície horizontal e o bloco, sabendo-se que ele chega ao repouso no ponto C, distante 90 cm de B.

18) (UNESP) Uma preguiça de massa 1,2kg desprende-se do galho de uma árvore, à beira de um penhasco, e cai verticalmente. Sua velocidade cresce até 42m/s, quando se torna constante, devido à resistência do ar.

a) Considerando g = 10m/s2, calcule a intensidade máxima da força de resistência do ar.

b) Em seguida, felizmente, a preguiça cai sobre uma vegetação arbustiva, que amortece a queda, parando-a completamente. Calcule a quantidade de energia mecânica dissipada na interação da preguiça com a vegetação. (Despreze o trabalho realizado pela força peso durante o freamento na vegetação.)

19) (UEL) Um corpo de massa m=0,50kg desliza por uma pista inclinada, passando pelo ponto A com velocidade VA=2,0m/s e pelo ponto B com velocidade VB=6,0m/s. Adote g=10m/s2.

Considerando também a figura, o trabalho realizado pela força de atrito no deslocamento de A para B vale, em joules, a) 8,0 b) 7,0 c) -4,0 d) -7,0 e) -8,0

20) (UNESP) Um corpo cai em queda livre, a partir do repouso, sob ação da gravidade. Se sua velocidade, depois de perder uma quantidade E de energia potencial gravitacional, é v, podemos concluir que a massa do corpo é dada pora) 2Ev. b) 2E/v2. c) 2Ev2. d) √(2Ev). e) 2v2/E.

21) (UFPR) Um observador parado vê uma pessoa dar uma pancada num sino situado a 680 m. Após um intervalo de tempo ∆t ele escuta um som de freqüência 85,0 Hz. Supondo que o ar esteja em repouso e que a velocidade do som seja de 340 m/s, é correto afirmar que:(01) O intervalo de tempo ∆t é igual a 2,00 s.(02) Para um som de freqüência 850 Hz, ∆t seria igual a 0,20 s.(04) A distância do observador ao sino contém 170 comprimentos de onda.(08) Se, no momento em que escutou o som, o observador estivesse correndo em direção ao sino, ele ouviria um som mais agudo.(16) Se o sino e o observador estivessem em margens opostas de um lago, e o observador tivesse a orelha esquerda dentro da água e a direita no ar, haveria um intervalo de tempo entre os sons recebidos em cada ouvido.Soma = ( )

22) (MACKENZIE) A figura a seguir ilustra uma onda mecânica que se propaga numa velocidade 3,0 m/s. A frequência é: a) 1,5 Hz. b) 3,0 Hz. c) 5,0 Hz. d) 6,0 Hz. e) 10,0 Hz.

23) (FUVEST) Uma fonte emite ondas sonoras de 200 Hz. A uma distância de 3400 m da fonte está instalado um aparelho que registra a chegada das ondas através do ar e as remete de volta através de um fio metálico retilíneo. O comprimento dessas ondas no fio é 17 m. Qual o tempo de ida e volta das ondas? Dado: velocidade do som no ar = 340 m/s a) 11 s b) 17 s c) 22 s d) 34 s e) 200 s

24) (FUVEST) Uma roda, contendo em sua borda 20 dentes regularmente espaçados, gira uniformemente dando 5 voltas por segundo. Seus dentes se chocam com uma palheta produzindo sons que se propagam a 340 m/s.a) Qual a freqüência do som produzido?b) Qual o comprimento de onda do som produzido?

25) (FUVEST) Uma bóia pode se deslocar livremente ao longo de uma haste vertical, fixada no fundo do mar. Na figura, a curva cheia representa uma onda no instante t = 0s e a curva tracejada a mesma onda no instante t = 0,2s. Com a passagem dessa onda, a bóia oscila.

Nesta situação, o menor valor possível da velocidade da onda e o correspondente período de oscilação da bóia, valem: a) 2,5 m/s e 0,2 s b) 5,0 m/s e 0,4 s c) 0,5 m/s e 0,2 s d) 5,0 m/s e 0,8 se) 2,5 m/s e 0,8 s

26) (UNESP) A figura reproduz duas fotografias instantâneas de uma onda que se deslocou para a direita numa corda.

a) Qual é o comprimento de onda dessa onda?b) Sabendo-se que, no intervalo de tempo entre as duas fotos, 1/10s, a onda se deslocou menos que um comprimento de onda, determine a velocidade de propagação e a freqüência dessa onda.

27) (FUVEST) Um trecho dos trilhos de aço de uma ferrovia tem a forma e as dimensões dadas a seguir. Um operário bate com uma marreta no ponto A dos trilhos. Um outro trabalhador, localizado no ponto B, pode ver o primeiro, ouvir o ruído e sentir com os pés as vibrações produzidas pelas marretadas no trilho.

a) supondo que a luz se propague instantaneamente, qual o intervalo de tempo ∆t decorrido entre os instantes em que o trabalhador em B vê uma marretada e ouve o seu som?b) Qual a velocidade de propagação do som no aço, sabendo-se que o trabalhador em B, ao ouvir uma marretada, sente simultaneamente as vibrações no trilho?Dado: a velocidade do som no ar é de 340 m/s. Para fazer as contas use π = 3.

28) (UNESP) O caráter ondulatório do som pode ser utilizado para eliminação, total ou parcial, de ruídos indesejáveis. Para isso, microfones captam o ruído do ambiente e o enviam a um computador, programado para analisá-lo e para emitir um sinal ondulatório que anule o ruído original indesejável. O fenômeno ondulatório no qual se fundamenta essa nova tecnologia é a:a) interferência b) difração c) polarização d) reflexão e) refração

29) (UEL) Considere as afirmações a seguir.

I. O fenômeno de interferência reforça o caráter ondulatório da luz.II. A reflexão do som tem características semelhantes à reflexão da luz.III. Ondas podem sofrer refração.Pode-se afirmar quea) somente I é correta b) somente II é correta c) somente III é corretad) somente I e II são corretas e) I, II e III são corretas

30) (UNIRIO) Um movimento ondulatório propaga-se para a direita e encontra o obstáculo AB, onde ocorre o fenômeno representado na figura a seguir, que é o de:

a) difração b) difusão c) dispersão d) refração e) polarização

31) (MACKENZIE) Uma corda feita de um material, cuja densidade linear é 10 g/m, está sob tensão provocada por uma força de 900 N. Os suportes fixos distam de 90 cm. Faz-se vibrar a corda transversalmente e esta produz ondas estacionárias, representadas na figura a seguir. A freqüência das ondas componentes, cuja superposição causa esta vibração, é;

a) 100 Hz b) 200 Hz c) 300 Hz d) 400 Hz e) 500 Hz

32) (UFRJ) Um artesão constrói um instrumento musical rústico usando cordas presas a dois travessões. As cordas são todas de mesmo material, de mesmo diâmetro e submetidas à mesma tensão, de modo que a velocidade com que nelas se propagam ondas transversais seja a mesma. Para que o instrumento possa emitir as diversas notas

musicais, ele utiliza cordas de comprimentos diferentes, como mostra a figura.

Uma vez afinado o instrumento, suponha que cada corda vibre em sua frequência fundamental.

Que corda emite o som mais grave, a mais longa ou a mais curta? Justifique sua resposta.

33) (UFRJ) Uma corda de violão é posta a vibrar e são obtidos sucessivamente os dois estados estacionários ilustrados nas figuras a seguir.

Calcule a razão f1/f2 entre a freqüência f1 do estado estacionário 1 e a freqüência f2 do estado estacionário 2.

34) (FUVEST) O comandante de um jumbo decide elevar a altitude de vôo do avião de 9000 m para 11000 m. Com relação à anterior, nesta 2ª altitude:a) a distância do vôo será menor.b) o empuxo que o ar exerce sobre o avião será maior.c) a densidade do ar será menor.d) a temperatura externa será maior.e) a pressão atmosférica será maior.

35) (FATEC) Um tapete pesando 75N tem dimensões 2,5m × 2,0m. Adotando-se g=10m/s2, a densidade superficial do tapete, em kg/m2, é: a) 0,067 b) 0,15 c) 0,67 d) 1,5 e) 15

36) (UNESP) Um tijolo, com as dimensões indicadas, é colocado sobre uma mesa com tampo de borracha, inicialmente da maneira mostrada em 1 e, posteriormente, da maneira mostrada em 2.

Na situação 1, o tijolo exerce sobre a mesa uma força F1 e uma pressão p1; na situação 2, a força e a pressão exercidas são F2 e p2.Nessas condições, pode-se afirmar que:a) F1 = F2 e p1 = p2 b) F1 = F2 e p1 > p2 c) F1 = F2 e p1 < p2

d) F1 > F2 e p1 > p2 e) F1 < F2 e p1 < p2

37) (UNICAMP) Um mergulhador persegue um peixe a 5,0 m abaixo da superfície de um lago. O peixe foge da posição A e se esconde em uma gruta na posição B, conforme mostra a figura a seguir. A pressão atmosférica na superfície da água é igual a P0 = 1,0.105 N/m2. Adote g = 10 m/s2.

a) Qual a pressão sobre o mergulhador?b) Qual a variação de pressão sobre o peixe nas posições A e B?

38) (UNICAMP) Partículas α (núcleo de um átomo de Hélio), partículas β (elétrons) e radiação γ (onda eletromagnética) penetram, com velocidades comparáveis, perpendicularmente a um campo elétrico uniforme existente numa região do espaço, descrevendo as trajetórias esquematizadas na figura a seguir.

a) Reproduza a figura anterior e associe α, β e γ a cada uma das três trajetórias.b) Qual é o sentido do campo elétrico?

39) (UNICAMP) Uma molécula diatômica tem átomos com carga + q e - q. A distância entre os átomos é d. A molécula está numa região onde existe um campo elétrico uniforme E.Indique em qual das seguintes

posições a molécula estará em equilíbrio estável. Justifique.

40) (UEL) A diferença de potencial entre duas placas condutoras paralelas, representadas no esquema a seguir, é 200 volts. Considerando as indicações do esquema, a diferença de potencial entre os pontos P1 e P2, em volts, é igual

a) 40 b) 50 c) 110 d) 160 e) 200

41) (UNICAMP) Considere uma esfera de massa m e carga q pendurada no teto e sob a ação da gravidade e do campo elétrico E como indicado na figura a seguir.

a) Qual é o sinal da carga q? Justifique sua resposta.b) Qual é o valor do ângulo Ɵ no equilíbrio?

42) (MACKENZIE) Num ponto A do universo, constata-se a existência de um campo elétrico û de intensidade 9,0.105N/C, devido exclusivamente a uma carga puntiforme Q situada a 10cm dele. Num outro ponto B, distante 30cm da mesma carga, o vetor campo elétrico tem intensidade 1,0.105N/C. A d.d.p. entre A e B é: a) 8,0.105 V b) 6,0.105 V c) 6,0.104 V d) 2,0.104 V e) 1,8.104 V

43) (MACKENZIE) Uma partícula de 1,0g está eletrizada com carga 1,0μC. Ao ser abandonada do repouso, no ponto A do campo elétrico da carga puntiforme Q, fica sujeita a uma força elétrica cujo trabalho por ela realizado, entre este ponto A e o ponto B, é igual ao trabalho realizado pelo seu próprio peso, durante sua queda num desnível de 40m. Sabendo-se que k0=9.109N.m2/C2 e que g=10m/s2, podemos afirmar que o valor da carga Q é: a) 1,0 μC b) 2,0 μC c) 3,0 μC d) 4,0 μC e) 5,0 μC

44) (MACKENZIE) A 40 cm de um corpúsculo eletrizado, coloca-se uma carga puntiforme de 2,0 μC. Nessa posição, a carga adquire energia potencial elétrica igual a 0,54 J. Considerando k0 = 9 109 Nm2/C2, a carga elétrica do corpúsculo eletrizado é:a) 20 μC b) 12 μC c) 9 μC d) 6 μC e) 4 Μc

GABARITOS:

01) B

02) B

03) B

04) a) Vx = 90m/s Vy = 0,6m/s b) - 3,6 × 105J

05) a) 2,5 s b) 12,5 m

06) D

07) a) Ec = 576 J e T = - 576 J b) Fm = 3,2 . 103 N

08) a) 6,4J e b) 66,0 N

09) a) Trabalho = 32000J b) 15 CV

10) a) N = 510000. b) M = 600000 kg. c) P = 720 MW.

11) a) 5,0 × 104N b) 7,5 × 104N c) 2,0m/s d) 3,0m/s

12) A

13) A

14) h = 1,5 m

15) C

16) D

17) 1 - ∆ɛ = ɛB - ɛA = 0,9 - 1,6 = - 0,70 J. Existe atrito. 2 - 0,70 J. 3- μ= 0,50.

18) a) 12 N b) 1,06 kJ

19) D

20) B

21) 01 + 04 + 08 + 16 = 29

22) E

23) A

24) a) f = 100 Hz b) λ = 3,4 m

25) E

26) a) 40 cm b) 2,0 m/s e 5,0 Hz

27) a) 1,5 s b) 4910 m/s

28) A

29) E

30) A

31) E

32) Som mais grave possui a menor freqüência.

- freqüência numa corda sonora: f = nv/2ℓ

onde ℓ = comprimento da corda.

- para a freqüência fundamental; n=1; f=1/2v/ℓ

- logo f é inversamente proporcional a Ø.ℓ

Assim f será mínima quando ℓ for máximo.

portanto, A corda de MAIOR comprimento emite o som MAIS GRAVE.

33) f1/f2 = 1/3

34) C

35) D

36) C

37) a) 1,5 . 105 N/m2 b) zero

38)

b) Da placa B para a placa A.

39) Posição d

40) C

41) a) O esquema a seguir mostra as forças atuantes na esfera:

T = tração aplicada pelo fio, P = peso aplicado pela Terra,

Fe = Força elétrica devida ao campo elétrico E

O sinal da carga é negativo, pois, devido à geometria do sistema, conclui-se que a força elétrica tem sentido oposto ao do campo.

b) Ɵ = arctg (|q|.E)/10m (SI)

42) C

43) B

44) B