FÍSICA LEIS DE NEWTON, FORÇA CENTRÍPETA, TRABALHO E ENERGIA. c) 20. d) 10.

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201 4 _ Fí s ic a _ 1 ° a n o Prof. Bruno

LEIS DE NEWTON, FORÇA CENTRÍPETA, TRABALHO E ENERGIA Leis de Newton

1. Um trabalhador empurra um conjunto formado por dois blocos A e B de massas 4 kg e 6 kg, respectivamente, exercendo sobre o primeiro uma força horizontal de 50 N, como representado na figura a seguir.

Admitindo-se que não exista atrito entre os blocos e a superfície, o valor da força que A exerce em B, em newtons, é

a) 50. b) 30.

c) 20. d) 10.

2. (G1 - cftmg) Na figura, os blocos A e B, com massas iguais a 5 e 20 kg, respectivamente, são ligados por meio de um cordão inextensível.

Desprezando-se as massas do cordão e da roldana e qualquer tipo de atrito, a aceleração do bloco A, em m/s2, é igual a

a) 1,0. b) 2,0. c) 3,0. d) 4,0.

3. Dois blocos, de massas m1=3,0 kg e m2=1,0 kg, ligados por um fio inextensível, podem deslizar sem

atrito sobre um plano horizontal. Esses blocos são puxados por uma força horizontal F de módulo F=6 N, conforme a figura a seguir.

(Desconsidere a massa do fio).

A tensão no fio que liga os dois blocos é a) zero.

b) 2,0 N. c) 3,0 N. d) 4,5 N. e) 6,0 N.

4. Dado: g = 10 m/s², mA = mB = 2 kg, F = 38N e m = 0,1. Determine a aceleração do conjunto e a tração

no fio.

5. (Unimontes) A figura abaixo mostra um bloco de massa M que é arrastado a partir do repouso, por um cabo, quando uma força de módulo F é aplicada. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e a horizontal é . Considerando que o módulo da aceleração da gravidade é g, a velocidade do bloco em função do tempo,V(t), durante a atuação de F, é igual a

a) F gt. M c) F t gt. M b) Ft gt. d) Ft g. M

FÍSICA

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6. Vamos supor que temos um bloco de massa m = 5 kg sobre uma superfície plana. Suponhamos que o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície plana seja igual a 0,2, determine o valor da força de atrito para uma força que puxa o bloco com intensidade igual a 50 N.

a) 5 N b) 10 N c) 50 N d) 0 e) 100 N

7. Um bloco de madeira pesa 2,0 . 103N. Para deslocá-lo sobre uma mesa horizontal, com velocidade constante, é necessário aplicar uma força horizontal de intensidade 1,0 . 102N. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e a mesa vale:

a) 5,0 . 10-2 b) 1,0 . 10-1

c) 2,0 . 10-3 d) 2,5 . 10-1

e) 5,0 . 10-1

8. (UNIFOR) Um bloco de massa 20 kg é puxado horizontalmente por um barbante. O coeficiente de atrito entre o bloco e o plano horizontal de apoio é 0,25. Adota-se g = 10 m/s2. Sabendo que o bloco tem aceleração de módulo igual a 2,0 m/s2, concluímos que a força de atração no barbante tem intensidade igual a: a) 40N b) 50N c) 60N d) 70N e) 90N

9. (G1 - ifce 2014) Na figura abaixo, o fio inextensível que une os corpos A e B e a polia têm massas desprezíveis. As massas dos corpos são mA = 4,0 kg e mB = 6,0 kg. Desprezando-se o atrito entre o corpo A e a superfície, a aceleração do conjunto, em m/s2, é de (Considere a aceleração da gravidade 10,0 m/s2)

a) 4,0. d) 10,0. b) 6,0. e) 12,0. c) 8,0.

10. (G1 - cftmg 2010) Um bloco de massa M é puxado por uma força F sobre uma superfície horizontal com atrito cinético de coeficiente igual a ì, conforme a figura a seguir.

Se a aceleração da gravidade for igual a g, então, o módulo da aceleração do bloco será expresso por a) F + ìMg b) M (F + ìg) c) F/(M – ìMg) d) (F Mg) M μ

11. (Mackenzie 2010) Um balde de 400 g é suspenso por um fio ideal que tem uma extremidade presa a um bloco de massa 12 kg. O conjunto está em repouso, quando se abre a torneira, que proporciona uma vazão de água (

ρ

= 1 kg/L), constante é igual a 0,2 L/s.

Sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície horizontal que o suporta

μ

E = 0,4 e que a polia é ideal, esse

bloco iniciará seu deslocamento no instante imediatamente após Dado: g =10 m/s2 a) 22 s b) 20 s c) 18 s d) 16 s e) 14 s GABARITO 1. B 2. B 3. D 4. 4 m/s² e 28N 5. C 6. A 7. A 8. E 9. B 10. D 11. A

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Força Resultante Centrípeta

1. (Ibmecrj 2013) Um avião de acrobacias descreve a seguinte trajetória descrita na figura abaixo:

Ao passar pelo ponto mais baixo da trajetória a força exercida pelo banco da aeronave sobre o piloto que a comanda é

a) igual ao peso do piloto. b) maior que o peso do piloto. c) menor que o peso do piloto. d) nula.

e) duas vezes maior do que o peso do piloto.

2. (Ufla 2010) Um corpo desliza sem atrito ao longo de uma trajetória circular no plano vertical (looping), passando pelos pontos, 1, 2, 3 e 4, conforme figura a seguir. Considerando que o corpo não perde contato com a superfície, em momento algum, é correto afirmar que os diagramas que melhor representam as direções e sentidos das forças que agem sobre o corpo nos pontos 1,2,3 e 4 são apresentados na alternativa:

a)

b)

c)

d)

3. (Pucsp 2010) Um automóvel de massa 800 kg, dirigido por um motorista de massa igual a 60 kg, passa pela parte mais baixa de uma depressão de raio = 20 m com velocidade escalar de 72 km/h. Nesse momento, a intensidade da força de reação que a pista aplica no veículo é: (Adote g = 10m/s2). a) 231512 N d) 25800 N

b) 215360 N e) 24000 N c) 1800 N

4. (Upe 2010) Um coelho está cochilando em um carrossel parado, a uma distância de 5 m do centro. O carrossel é ligado repentinamente e logo atinge a velocidade normal de funcionamento na qual completa uma volta a cada 6s. Nessas condições, o coeficiente de atrito estático mínimo entre o coelho e o carrossel, para que o coelho permaneça no mesmo lugar sem escorregar, vale:

Considere π = 3 e g = 10 m/s2. a) 0,2 b) 0,5 c) 0,4 d) 0,6 e) 0,7

5. (Enem 2009) O Brasil pode se transformar no primeiro país das Américas a entrar no seleto grupo das nações que dispõem de trens-bala. O Ministério dos Transportes prevê o lançamento do edital de licitação internacional para a construção da ferrovia de alta velocidade Rio-São Paulo. A viagem ligará os 403 quilômetros entre a Central do Brasil, no Rio, e a Estação da Luz, no centro da capital paulista, em uma hora e 25 minutos.

Disponível em: http://oglobo.globo.com. Acesso em: 14 jul. 2009. Devido à alta velocidade, um dos problemas a ser enfrentado na escolha do trajeto que será percorrido pelo trem é o dimensionamento das curvas. Considerando-se que uma aceleração lateral confortável para os passageiros e segura para o trem seja de 0,1 g, em que g é a aceleração da gravidade (considerada igual a 10 m/s2), e que a velocidade do trem se mantenha constante em todo o percurso, seria correto prever que as curvas existentes no trajeto deveriam ter raio de curvatura mínimo de, aproximadamente,

a) 80 m. b) 430 m. c) 800 m. d) 1.600 m. e) 6.400 m.

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6. (Udesc 2009) Um carro de massa m = 1000 kg com velocidade escalar constante de 72 km/h trafega por uma pista horizontal quando passa por uma grande ondulação, conforme figura a seguir e mantém a mesma velocidade escalar. Considerando que essa ondulação tenha o formato de uma circunferência de raio R = 50 m. Calcule, no ponto mais alto da pista:

(Dado: g = 10 m/s2) a) A força centrípeta no carro. b) A força normal.

7. (Pucsp 2006) Um automóvel percorre uma curva circular e horizontal de raio 50 m a 54 km/h. Adote g = 10 m/s2. O mínimo coeficiente de atrito estático entre o asfalto e os pneus que permite a esse automóvel fazer a curva sem derrapar é

a) 0,25 b) 0,27 c) 0,45 d) 0,50 e) 0,54

8. (Pucrj 2006) Um carro de massa m = 1000 kg realiza uma curva de raio R = 20 m com uma velocidade angular w = 10 rad/s. A força centrípeta atuando no carro em newtons vale:

a) 2,0 106. b) 3,0 106. c) 4,0 106 . d) 2,0 105. e) 4,0 105.

9. (Pucsp 2003) Um avião descreve, em seu movimento, uma trajetória circular, no plano vertical (loop), de raio R = 40 m, apresentando no ponto mais baixo de sua trajetória uma velocidade de 144km/h.

Sabendo-se que o piloto do avião tem massa de 70 kg, a força de reação normal, aplicada pelo banco sobre o piloto, no ponto mais baixo, tem intensidade a) 36 988 N d) 2 800 N b) 36 288 N e) 700 N c) 3 500 N GABARITO 1. B 2. A 3. D 4. B 5. E 6. a) 8000 N b) 2000N 7. C 8. A 9. C Trabalho, Potência e Energia

1. (Espcex (Aman) 2011) Um bloco, puxado por meio de uma corda inextensível e de massa desprezível, desliza sobre uma superfície horizontal com atrito, descrevendo um movimento retilíneo e uniforme. A corda faz um ângulo de 53° com a horizontal e a tração que ela transmite ao bloco é de 80 N. Se o bloco sofrer um deslocamento de 20 m ao longo da superfície, o trabalho realizado pela tração no bloco será de:

(Dados: sen 53° = 0,8 e cos 53° = 0,6) a) 480 J b) 640 J c) 960 J d) 1280 J e) 1600 J

2. (Pucrj 2010) O Cristo Redentor, localizado no Corcovado, encontra-se a 710 m do nível no mar e pesa 1.140 ton. Considerando-se g = 10 m/s2, é correto afirmar que o trabalho total realizado para levar todo o material que compõe a estátua até o topo do Corcovado foi de, no mínimo:

a) 114.000 kJ b) 505.875 kJ c) 1.010.750 kJ d) 2.023.500 kJ e) 8.094.000 kJ

3. (Uece 2010) Em um corredor horizontal, um estudante puxa uma mochila de rodinhas de 6 kg pela haste, que faz 60o com o chão. A força aplicada pelo estudante é a mesma necessária para levantar um peso de 1,5 kg, com velocidade constante. Considerando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, o trabalho, em Joule, realizado para puxar a mochila por uma distância de 30 m é

a) Zero. b) 225,0.

c) 389,7. d) 900,0.

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4. (Unesp 2009) Suponha que os tratores 1 e 2 da figura arrastem toras de mesma massa pelas rampas correspondentes, elevando-as à mesma altura h. Sabe-se que ambos se movimentam com velocidades constantes e que o comprimento da rampa 2 é o dobro do comprimento da rampa 1.

Chamando de

τ

₁

₂

0.

5. (Ufpel 2007) Um corpo de massa m se move ao longo do eixo x sob a ação de uma força



F

, 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

6. (Unifesp 2006) 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. d) 7,5. b) 2,5. e) 10. c) 5,0.

7. (G1 - cps 2006) Com o auxílio de um guindaste, uma plataforma de massa 5 kg é utilizada para erguer, desde o solo até a altura de 5 m, a atriz que será destaque de um dos carros alegóricos da escola de samba Unidos da Lua Cheia, cuja fantasia tem massa de 25 kg.

Dado: g = 10 m/s2

Se o trabalho que o peso do conjunto atriz + fantasia + plataforma realiza durante esse deslocamento tiver módulo igual a 4 500 J, a massa da atriz será, em kg, igual a a) 90. b) 75. c) 60. d) 55. e) 40.

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8. (G1 - cps 2004) Nos primeiros tempos de desenvolvimento da cidade de São Paulo, os habitantes desciam de barco no rio Tamanduateí e subiam a pé até a igreja do Pátio do Colégio, localizado no alto do morro.

Para um habitante da cidade, de massa m, o trabalho resistente realizado pela força peso para subir o morro é:

Dados:

g: aceleração da gravidade trabalho da força peso ô = mgh ô < 0: resistente ô > 0: motor a) ô = - mgdcosè b) ô = - mgdsenè c) ô= - mgdtgè d) ô = - mgd e) ô = - mgd/2

9. (Pucrj 2001) Durante a Olimpíada 2000, em Sidney, um atleta de salto em altura, de 60kg, atingiu a altura máxima de 2,10m, aterrizando a 3m do seu ponto inicial. Qual o trabalho realizado pelo peso durante a sua descida? (g=10m/s2)

a) 1800 J b) 1260 J c) 300 J d) 180 J e) 21 J

10. (Uel 2001) Um objeto de 2,0kg cai da janela de um apartamento até uma laje que está 4,0m abaixo do ponto de início da queda. Se a aceleração da gravidade for 9,8m/s2, o trabalho realizado pela força gravitacional será: a) -4,9 J b) 19,6 J c) -39,2 J d) 78,4 J e) 156,8 J

11. (Fgv 2013) A montadora de determinado veículo produzido no Brasil apregoa que a potência do motor que equipa o carro é de 100 HP (1HP 750W). Em uma pista horizontal e retilínea de provas, esse veículo, partindo do repouso, atingiu a velocidade de 144 km/h em 20 s. Sabendo que a massa do carro é de 1 000 kg, o rendimento desse motor, nessas condições expostas, é próximo de

a) 30%. b) 38%. c) 45%. d) 48%. e) 53%.

12. (G1 - ifsp 2013) O Engenheiro de Obras Dejair observa um guindaste que ergue uma viga de cimento de 500 kg até uma altura de 3 metros do chão. Nesse mesmo intervalo de tempo, o seu operário consegue içar, por meio de uma roldana fixa, até uma altura de 8 metros do chão, 10 sacos de cimento de 20 kg cada.

A partir desses dados e adotando a aceleração da gravidade de 10 m/s2, ele faz as seguintes afirmações:

I. A potência média desenvolvida pelo operário é maior do que a do guindaste. II. A potência média desenvolvida pelo guindaste é de 15.000 W.

III. Cada saco de cimento armazena 16.000 joules de energia potencial aos 8 m de altura. Está(ão) correta(s) apenas

a) I. b) II. c) I e II. d) I e III. e) II e III.

13. (Upe 2013) Considerando-se um determinado LASER que emite um feixe de luz cuja potência vale 6,0 mW, é CORRETO afirmar que a força exercida por esse feixe de luz, quando incide sobre uma superfície refletora, vale

Dados: c = 3,0 x 108 m/s a) 1,8 x 104 N b) 1,8 x 105 N c) 1,8 x 106 N d) 2,0 x 1011 N e) 2,0 x 10-11 N

14. (G1 - cftmg 2013) Um motor é capaz de desenvolver uma potência de 500 W. Se toda essa potência for usada na realização do trabalho para a aceleração de um objeto, ao final de 2,0 minutos sua energia cinética terá, em joules, um aumento igual a

a) 2,5.102. b) 1,0.103.

c) 3,0.103. d) 6,0.104.

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15. (Espcex (Aman) 2012) Uma força constante F de intensidade 25 N atua sobre um bloco e faz com que ele sofra um deslocamento horizontal. A direção da força forma um ângulo de 60° com a direção do deslocamento. Desprezando todos os atritos, a força faz o bloco percorrer uma distância de 20 m em 5 s.

A potência desenvolvida pela força é de: Dados: Sen60 0,87; Cos60º 0,50. a) 87 W b) 50 W c) 37 W d) 13 W e) 10 W

TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:

Para transportar os operários numa obra, a empresa construtora montou um elevador que consiste numa plataforma ligada por fios ideais a um motor instalado no telhado do edifício em construção. A figura mostra, fora de escala, um trabalhador sendo levado verticalmente para cima com velocidade constante, pelo equipamento. Quando necessário, adote g = 10 m/s2.

16. (G1 - ifsp 2012) Considerando que a massa total do trabalhador mais plataforma é igual a 300 kg e sabendo que com esse elevador o trabalhador sobe um trecho de 6 m em 20 s, pode-se afirmar que, desconsiderando perdas de energia, a potência desenvolvida pelo motor do elevador, em watts, é igual a a) 2 000. b) 1 800. c) 1 500. d) 900. e) 300.

17. (G1 - col.naval 2011) De acordo com a lei da conservação da energia, a energia não pode ser criada nem destruída, podendo apenas ser transformada de uma forma em outra. Baseado nesse princípio, algumas equipes de fórmula 1 usaram, durante a temporada de 2009, um Sistema de Recuperação da Energia Cinética (em inglês KERS)que proporcionava uma potência extra ao carro de cerca de 80 CV durante 6 segundos, melhorando assim as ultrapassagens. Essa energia era acumulada durante as frenagens usando parte da energia cinética do carro, que seria dissipada pelos freios em forma de calor. Se toda a energia acumulada pelo KERS pudesse ser integralmente utilizada por um elevador para erguer uma carga total de 1000 kg, qual seria, aproximadamente, a altura máxima atingida por esse elevador, desprezando-se todos os atritos envolvidos?

Dados: 1 CV = 735 W g = 10 m/s2 a) 20m b) 25m c) 30m d) 35m e) 40m GABARITO 1. C 2. E 3. B 4. C 5. A 6. C 7. C 8. B 9. B 10. D 11. E 12. A 13. E 14. D 15. B 16. D 17. D