Física. Exercícios sobre Dinâmica. Exercícios

Exercícios sobre Dinâmica Exercícios

1.

(Enem, PPL, 2019) O curling é um dos esportes de inverno mais antigos e tradicionais. No jogo, dois times com quatro pessoas têm de deslizar pedras de granito sobre uma área marcada de gelo e tentar colocá-las o mais próximo possível do centro. A pista de curling é feita para ser o mais nivelada possível, para não interferir no decorrer do jogo. Após o lançamento, membros da equipe varrem (com vassouras especiais) o gelo imediatamente à frente da pedra, porém sem tocá-la. Isso é fundamental para o decorrer da partida, pois influi diretamente na distância percorrida e na direção do movimento da pedra.

Em um lançamento retilíneo, sem a interferência dos varredores, verifica-se que o módulo da desaceleração da pedra é superior se comparado à desaceleração da mesma pedra lançada com a ação dos varredores.

A menor desaceleração da pedra de granito ocorre porque a ação dos varredores diminui o módulo da a) força motriz sobre a pedra.

b) força de atrito cinético sobre a pedra.

c) força peso paralela ao movimento da pedra.

d) força de arrasto do ar que atua sobre a pedra.

e) força de reação normal que a superfície exerce sobre a pedra.

2.

(Enem PPL 2018) Um carrinho de brinquedo funciona por fricção. Ao ser forçado a girar suas rodas para trás, contra uma superfície rugosa, uma mola acumula energia potencial elástica. Ao soltar o brinquedo, ele se movimenta sozinho para frente e sem deslizar.

Quando o carrinho se movimenta sozinho, sem deslizar, a energia potencial elástica é convertida em energia cinética pela ação da força de atrito

a) dinâmico na roda, devido ao eixo.

b) estático na roda, devido à superfície rugosa.

c) estático na superfície rugosa, devido à roda.

d) dinâmico na superfície rugosa, devido à roda.

e) dinâmico na roda, devido à superfície rugosa.

3.

(Enem 2017) Em uma colisão frontal entre dois automóveis, a força que o cinto de segurança exerce sobre o tórax e abdômen do motorista pode causar lesões graves nos órgãos internos. Pensando na segurança do seu produto, um fabricante de automóveis realizou testes em cinco modelos diferentes de cinto. Os testes simularam uma colisão de 0,30 segundo de duração, e os bonecos que representavam os ocupantes foram equipados com acelerômetros. Esse equipamento registra o módulo da desaceleração do boneco em função do tempo. Os parâmetros como massa dos bonecos, dimensões dos cintos e velocidade imediatamente antes e após o impacto foram os mesmos para todos os testes. O resultado final obtido está no gráfico de aceleração por tempo.

Qual modelo de cinto oferece menor risco de lesão interna ao motorista?

a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

4.

(Enem 2ª aplicação 2016) No dia 27 de junho de 2011, o asteroide 2011 MD, com cerca de 10 𝑚 de diâmetro, passou a 12 mil quilômetros do planeta Terra, uma distância menor do que a órbita de um satélite. A trajetória do asteroide é apresentada

A explicação física para a trajetória descrita é o fato de o asteroide

5.

(Enem 2014) Um professor utiliza essa história em quadrinhos para discutir com os estudantes o movimento de satélites. Nesse sentido, pede a eles que analisem o movimento do coelhinho, considerando o módulo da velocidade constante.

Desprezando a existência de forças dissipativas, o vetor aceleração tangencial do coelhinho, no terceiro quadrinho, é

a) nulo.

b) paralelo à sua velocidade linear e no mesmo sentido.

c) paralelo à sua velocidade linear e no sentido oposto.

d) perpendicular à sua velocidade linear e dirigido para o centro da Terra.

e) perpendicular à sua velocidade linear e dirigido para fora da superfície da Terra.

6.

(Enem PPL 2018) Com um dedo, um garoto pressiona contra a parede duas moedas, de 𝑅$ 0,10 e 𝑅$ 1,00, uma sobre a outra, mantendo-as paradas. Em contato com o dedo estás a moeda de 𝑅$ 0,10 e contra a parede está a de 𝑅$ 1,00. O peso da moeda de 𝑅$ 0,10 é 0,05 𝑁 e o da de 𝑅$ 1,00 é 0,09 𝑁.

A força de atrito exercida pela parece é suficiente para impedir que as moedas caiam.

Qual é a força de atrito entre a parede e a moeda de 𝑅$ 1,00?

a) 0,04 𝑁 b) 0,05 𝑁 c) 0,07 𝑁 d) 0,09 𝑁 e) 0,14 𝑁

7.

(Enem 2013) Em um dia sem vento, ao saltar de um avião, um paraquedista cai verticalmente até atingir a velocidade limite. No instante em que o paraquedas é aberto (instante TA), ocorre a diminuição de sua velocidade de queda. Algum tempo após a abertura do paraquedas, ele passa a ter velocidade de queda constante, que possibilita sua aterrissagem em segurança.

Que gráfico representa a força resultante sobre o paraquedista, durante o seu movimento de queda?

a)

c) e)

b)

d)

8.

(Enem 2012) Os freios ABS são uma importante medida de segurança no trânsito, os quais funcionam para impedir o travamento das rodas do carro quando o sistema de freios é acionado, liberando as rodas quando estão no limiar do deslizamento. Quando as rodas travam, a força de frenagem é governada pelo atrito cinético.

As representações esquemáticas da força de atrito fat entre os pneus e a pista, em função da pressão p aplicada no pedal de freio, para carros sem ABS e com ABS, respectivamente, são:

a) c)

b) d)

e)

9.

(Enem PPL 2012) Durante uma faxina, a mãe pediu que o filho a ajudasse, deslocando um móvel para mudá-lo de lugar. Para escapar da tarefa, o filho disse ter aprendido na escola que não poderia puxar o móvel, pois a Terceira Lei de Newton define que se puxar o móvel, o móvel o puxará igualmente de volta, e assim não conseguirá exercer uma força que possa colocá-lo em movimento.

Qual argumento a mãe utilizará para apontar o erro de interpretação do garoto?

a) A força de ação é aquela exercida pelo garoto.

b) A força resultante sobre o móvel é sempre nula.

c) As forças que o chão exerce sobre o garoto se anulam.

d) A força de ação é um pouco maior que a força de reação.

e) O par de forças de ação e reação não atua em um mesmo corpo.

10.

(Enem 2016) Uma invenção que significou um grande avanço tecnológico na Antiguidade, a polia composta ou a associação de polias, é atribuída a Arquimedes (287 a.C. a 212 a.C.). O aparato consiste em associar uma série de polias móveis a uma polia fixa. A figura exemplifica um arranjo possível para esse aparato. É relatado que Arquimedes teria demonstrado para o rei Hierão um outro arranjo desse aparato, movendo sozinho, sobre a areia da praia, um navio repleto de passageiros e cargas, algo que seria impossível sem a participação de muitos homens. Suponha que a massa do navio era de 3.000 𝑘𝑔, que o coeficiente de atrito estático entre o navio e a areia era de 0,8 e que Arquimedes tenha puxado o navio com uma força 𝐹⃗, paralela à direção do movimento e de módulo igual a 400 𝑁.

Considere os fios e as polias ideais, a aceleração da gravidade igual a 10 𝑚 𝑠⁄ ² e que a superfície da praia é perfeitamente horizontal.

O número mínimo de polias móveis usadas, nessa situação, por Arquimedes foi a) 3.

b) 6.

c) 7.

d) 8.

e) 10.

Gabaritos

1. B

A ação dos varredores causa uma diminuição na força de atrito cinético sobre a pedra, possibilitando que a mesma deslize com uma menor desaceleração do que a do caso em que não houvesse ação dos atletas.

2. B

Como não há deslizamento, a conversão de energia ocorre devido a ação da força de atrito estático na roda, aplicada pela superfície rugosa.

3. B

Pelo gráfico, o cinto que apresenta o menor valor de amplitude para a aceleração é o 2, sendo, portanto, o mais seguro.

4. E

Quando a força resultante tem a mesma direção da velocidade o movimento é retilíneo, podendo ser acelerado ou retardado, de acordo com os sentidos de ambas as grandezas.

No trecho em que o movimento é curvilíneo, há a componente centrípeta, não tendo a força resultante a mesma direção da velocidade.

5. A

Como o módulo da velocidade é constante, o movimento do coelhinho é circular uniforme, sendo nulo o módulo da componente tangencial da aceleração no terceiro quadrinho.

6. E

As forças verticais que agem na moeda de 𝑅$ 1,00 são o seu próprio peso (𝑃⃗⃗1) e as forças de atrito com a outra moeda (𝐹⃗2) e com a parede (𝐹⃗1), conforme mostra a figura

Do equilíbrio:

𝐹₂= 𝑃₂= 0,05𝑁 𝐹₁= 𝑃₁+ 𝐹₂= 0,09 + 0,05 ⇒ 𝐹₁= 0,14𝑁.

7. B

No início da queda, a única força atuante sobre o paraquedista (homem + paraquedas) é apenas o peso [para baixo (+)]. À medida que acelera, aumenta a força de resistência do ar, até que a resultante se anula, quando é atingida a velocidade limite. No instante (TA) em que o paraquedas é aberto, a força de resistência do ar aumenta abruptamente, ficando mais intensa que o peso, invertendo o sentido da resultante [para cima (-)]. O movimento passa a ser retardado até ser atingida a nova velocidade limite, quando a resultante volta a ser nula.

8. A

Quando o carro não é provido de freios ABS, até um determinado valor de pressão no pedal, a força de atrito é crescente, até atingir o valor máximo (fatmáx); a partir desse valor de pressão, as rodas travam, e a força de atrito passa a ser cinética (fatcin), constante. Como o coeficiente de atrito cinético é menor que o estático, a força de atrito cinética é menor que a força de atrito estático máxima.

Para o carro com freios ABS, no limite de travar, quando a força de atrito atinge o valor máximo (fatmáx), as rodas são liberadas, diminuindo ligeiramente o valor da força de atrito, que novamente aumenta até o limite de travar e, assim, sucessivamente, mesmo que aumente a pressão nos pedais.

9. E

Ação e reação são forças de mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos, porém, não se equilibram, pois não atuam no mesmo corpo.

10. B

A vantagem mecânica de um sistema é dada pela razão entre a força resistente e a força potente.

Na situação apresentada, a força resistente é a intensidade da força de atrito máxima (𝐴𝑚á𝑥).

𝐴_𝑚á𝑥= 𝜇𝑒𝑁 = 𝜇𝑒𝑚𝑔 = 0,8 ⋅ 3.000 ⋅ 10 ⇒ 𝐴_𝑚á𝑥 = 24.000 𝑁.

A força potente, aplicada por Arquimedes, teve intensidade 𝐹 = 400𝑁.

A vantagem mecânica foi, então:

𝑉_𝑀 =𝐴_𝑚á𝑥

𝐹 =24.000

400 ⇒ 𝑉_𝑀 = 60.

Somente com a polia fixa, a vantagem mecânica é igual a 1. Para cada polia móvel acrescentada ao sistema, a vantagem mecânica é multiplicada por 2. A tabela apresenta a vantagem mecânica (𝑉𝑀) em função do número de polias móveis (𝑛).

𝑛 𝑉_𝑀 1 2¹

= 2 2 2²

= 4 3 2³

= 8

⋮ 𝑛

⋮ 2²

Para Arquimedes ter conseguido mover o navio, a vantagem mecânica foi maior que 60.

Assim:

2^𝑛> 60. Sabemos que 2⁶= 64.

Então o número mínimo de polias móveis usadas por Arquimedes foi 6.