UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR, DEPARTAMENTO DE FÍSICA

EXAME DE “MECÂNICA E ONDAS” – 2010.7.1 - Duração: 2h30 -PARTE 1

As questões de 1 a 6 são de escolha múltipla. Deverá escolher a alínea correcta.

1. A barra de massa de peso desprezável representada na figura 1 estará em equilíbrio rotacional quando uma força de 200N actuar

a) para baixo em D.

b) para cima em B.

c) para baixo em E ou para cima em C.

d) para cima em C apenas.

e) nenhuma das respostas anteriores está certa.

2. O tubo comprido de vidro dum barómetro pesa 1N e a quantidade de mercúrio que quase o enche pesa 10N (figura 2). Se o tubo (que é muito fino de modo que a força de impulsão do mercúrio pode ser ignorada) estiver suspenso num dinamómetro a leitura do dinamómetro será:

a) 11N.

b) 9N.

c) zero.

d) 1N.

e) nenhuma das respostas anteriores está certa.

3. Dois vectores com magnitude igual a 8 e 3 podem ser somados de modo a produzirem um terceiro vector com magnitude:

a) 12

b) 15

c) 8

d) 3

e) Nenhuma das respostas anteriores está certa.

4. Um condutor viaja a 20 km/h quando para abruptamente o seu carro em 3m. Mais tarde quando viaja a 40 km/h o condutor pára o carro com a mesma aceleração, conseguindo pará-lo ao fim de:

a) 6 m.

b) 9 m.

c) 60 m.

d) 12 m.

e) Nenhuma das respostas anteriores está certa.

5. Um newton é a força

a) necessária para mover a massa de 1 kg a 1m/s.

b) necessária para acelerar a massa de 1 kg a 1m/s2.

c) necessária para acelerar a massa de 1 grama a 1cm/s2.

d) igual ao peso na Terra da massa de 1 kg.

e) nenhuma das respostas anteriores está certa.

6. Considere uma prancha plana, horizontal, leve e provida de rodas bem lubrificadas. O que acontecerá à prancha se alguém se apoiar sobre ela e procurar caminhar ao longo dela com velocidade constante? Irá

a) permanecer em repouso.

b) avançar com o utilizador.

c) mover-se rapidamente na direcção oposta à do movimento do utilizador.

d) mover-se para a frente e depois para trás.

e) nenhuma das respostas anteriores está certa.

7. Enuncie a lei de Hooke duma mola elástica.

8. Indique o nome duma unidade utilizada para medir potência e defina-a.

9. Defina momento linear.

Figura 1 Figura 2

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EXAME DE “MECÂNICA E ONDAS” – 2010.7.1 - PARTE 2

10. Um astronauta no espaço, no exterior do vaivém espacial vê a sua ligação de apoio vital desligada, no entanto possui ainda a capacidade de sobreviver mais 60s. Considere que o astronauta se encontra em repouso em relação ao vaivém, sendo igual a 30m a distância que os separa. O astronauta carrega 10kg de instrumentos científicos e é capaz de arremessá-los à velocidade de 4m/s.

a) Se o astronauta tem uma massa de 100kg (incluindo o fato espacial), conseguirá ele chegar ao vaivém ainda vivo?

b) A que distância da nave estarão os instrumentos arremessados quando o astronauta chegar ao vaivém? Considere que o astronauta lançou os objectos de modo a afastarem-se do vaivém à velocidade de 4 m/s.

c) Determine a velocidade do astronauta.

11. a) Um carro com 1200 kg de massa viajava de oeste para leste a 24 km/h quando embateu numa carrinha de 2200 kg de massa, que rolava de Norte para Sul a 32 km/h. Os veículos ficaram ligados um ao outro, tendo seguido juntos com a mesma velocidade após a colisão (em que houve apenas ligeiros danos materiais).

a) Qual é o valor inicial do momento linear de cada um dos carros e do conjunto dos dois carros.

b) Qual é o valor do momento linear do conjunto dos dois carros logo depois da colisão?

c) Qual é o valor da velocidade do centro de massa do conjunto dos dois carros antes da colisão e logo a seguir à colisão?

d) Qual o valor da velocidade dos veículos imediatamente após a colisão?

e) Qual a direcção dessa velocidade?

f) Compare a energia cinética do sistema dos dois veículos antes e depois da colisão.

g) A colisão é elástica?

12. Um bloco de massa 0,32 kg empurrado, a partir do repouso, por acção de uma mola de constante elástica 220 N/m, inicialmente com uma

compressão de 16 cm, sobre um plano horizontal. O coeficiente de atrito cinético entre o plano e o bloco vale 0,12.

a) Qual a energia potencial elástica inicial da mola?

b) Determine o trabalho total realizado sobre o bloco pela força elástica da mola.

c) Qual é a distância que o bloco descreve antes de parar?

d) Quanto vale o trabalho realizado pela força de atrito?

e) Com que velocidade se deslocaria o bloco supondo que não havia atrito nem forças dissipativas (despreze a força de arrasto do ar).

13. Uma bola de raio R=12 cm e massa M=320 g rola sem deslizar ao longo dum plano horizontal, com uma velocidade constante de 1,6 m/s. O momento de inércia da bola em relação ao eixo passando pelo centro é I=(2/5)MR2.

a) Qual é a energia cinética de translacção da bola?

b) Qual é a energia cinética de rotação da bola?

c) Desenhe cuidadosamente um diagrama mostrando as forças que actuam sobre a bola.

d) Indique, para todas as forças no diagrama, o valor em unidades SI.

Considere agora que não há atrito nem outras forças dissipativas (despreze a resistência do ar), e que a bola se move com velocidade constante (sem rolar).

e) Qual é a energia cinética da bola?

f) Represente num diagrama as forças que actuam sobre a bola, indicando a sua intensidade.