UNIVERS IDADE FEDE RAL DE SERG
GIPE
CE NTRO DE CIIÊNCIAS EXA
ATAS E TECN
NOLOGIA DEPARTAMENTO DE FÍSICA Disciplina: FISI0142 FÍSIC
CA BÁSICA Profeessor: Serggio Scarano Jr Primeira Lista de EExercícios Questão 1‐‐) Esboce um d
desenho repressentando cada posição ocupada por um corpo em queda livrre para o caso
o em que a reesistência do ar a seja i
de tempo iguais para cada posição p
desprezível. Considere intervalos plique o espaçaamento entre aas diferentes po
osições ocupada peelo corpo e exp
ocupadas p
pelo corpo. Questão 2‐‐) Uma das teo
orias para expliicar o aparecim
mento do homeem no contineente americano propõe que ele, e vindo da Ásia, Á
entrou na América peelo Estreito de Bering e foi miggrando para o sul até atin
ngir a Patagôniaa, como indicad
do no mapa. Datações arqueológicass sugerem que q
foram necessárioss cerca de 10
0000 anos paara que essa migração se realizasse. O comprimento AB, mostrado aao lado do mapa, ccorresponde à distância de 50
000 km nesse m
mesmo mapa. Com
m base nesses dados, pode‐se estimar que a velocidade escalar e
média de o
ocupação do continente ameriicano pelo hom
mem Questão 4‐) Um plano incclinado de 25° em relação ao a solo sustenta um
m bloco de 5 kg que é imp
pedido de esco
orregar devido à força de atrito, cconforme a figu
ura ao lado. Calcule o mínimo entre ass superfícies do
o plano coeficieente de atrito m
inclinado e do bloco de modo a m
mantê‐lo parado. p
Questão 5‐) Em um plaano inclinado perfeitamente liso de um bloco de 5 kg é impedido de 25° em relação ao solo u
m escorregar devido à força elástica da mola de um
or conforme a dinamômetro fixo em suaa parte superio
mola do dinamô
ômetro está estticada de 10 figura. A m
cm em relaação sua posiçãão de repouso.. Calcule a constante eelástica da mola em unidades de N/m. Questão 6‐‐) Oito esferas estão suspeensas por fios flexíveis, in
nextensíveis e d
de massas dessprezíveis, conffor‐
me a figuraa, sendo quatro
o de massa M = 60 g e quatro d
de da de sua posiçção massa m = 20 g. Se uma eesfera de massaa M for deslocad
inicial e solta, ela colidirá frontalmente ccom o grupo dee esferas estacionadas. Admitindo ccondições ideais determine o número de esferas m e de massa M
M que se moverrão após a colisãão explicando o
o por de massa m
quê. Questão
o 7‐) Você foi ffazer uma espeecialização no C
Canadá e resolve visitar os Esttados Unidos , passando a fro
onteira de carro
o. No entanto vo
ocê se depara ccom placas em milhas por hora (ml/h) e o velocímetro do d carro alugaado no Canadá fornece a velocidade em quilômetros por hora (km/h). Para piorar voccê não lembra o fator de conversão entre km/h e ml/h, mas você paassa por uma placa informan
ndo a distânciaa até a cidade d
de onde você saaiu (46 milhas) ee você sabe qu
ue já percorreu
u 74 km desde aquela cidade. (a) Determine o fator de con
nversão entre ml/h e km/h. (b
b) Qual é a velocidade v
máxxima que vocêê pode dirigir see a placa nos Estados Unido
os indica o lim
mite na figura ao laado. (c) Sabend
do que faltam 1
150 milhas para você chegar ao seu destino, qu
ual é o tempo
o mínimo em minutos que resta r
para o final da viagem se vvocê respeitar o
o limite de velo
ocidade indicado pela placa. Questão 6‐) 6 Dois plano
os inclinados, unidos por um
m o plano horrizontal, estão
colocados um em frente aao outro, como
o mostra a figura. Supondo qu
ue não haja a
atrito entre aas superfícies,, um corpo que fosse a
abandonado de
e uma altura H num dos plano
os inclinados d
desceria por ele
e e subiria pelo outro. Qual seria o gráfico q
qualitativo da v
velocidade em função do tempo entre os p
pontos inicial ee final. Justifiq
que o formato
o, limites e in
nclinações dass curvas indicaando em quee parte das trajetórias atuam forças resultante não nulaas e em que p
partes ocorre o equilíbrio dinâmico. pesar o faz apoiiada em sua Questtão 8‐) Uma peessoa idosa, dee 68 kg, ao se p
bengaala como mosttra a figura. C
Com a pessoa em repouso a a leitura da balançça é de 650 N. (a) Calcule o módulo da fo
orça que a balaança exerce sobre a pessoa, deteerminando sua direção e o seu
u sentido. (b) su
upondo que a forçça exercida pela bengala sob
bre a pessoa seja vertical, caalcule o seu módu
ulo e determinee o seu sentido. Questtão 9‐) Um satélite s
geoesttacionário rece
ebe esse nome porque ele gira com
m a mesma velocidade angular que a Terra, ssempre se mante
endo na mesm
ma posição do céu. Isso os to
orna apropriad
dos para sisteemas de comunicação e de m
monitoramento, como os utilizaados em meteorologia e para aavaliação de qu
ueimadas e deesmatamentos. Órbitas de satélittes como esse são possíveis sse forem circulaares, próximo aao plano do equad
dor terrestre e a uma distânccia do centro da Terra de 357
786 km. (a) Determine a veloccidade angularr de um saté
élite geoestaciionário; (b) Determine sua veloccidade linear; ((c) Calcule a acceleração a qu
ue o satélite está ssubmetido; (d) C
Considerando q
que o módulo d
da velocidade d
do satélite é constaante, existe um
ma força atuand
do sobre o corpo? Explique. Quesstão 10‐) O sapo voador de Bornéu (Rha
acophorus nig
gropalmatus) vive nas florestas tropicaais da Malásia ee de Borneo. Ele tem cerca de 40 gramas (0,04 kg) e p
possui membrranas em suass patas de mo
odo que pode sse lançar de um
ma altura de 15 m e aterrisssar a uma velocidade confortável de 0,5 m/s m após abrir essas membranas, que funcio
onam como um pára‐quedas. (aa) Quanto é a medida da fo
orça de resistêência do ar quand
do o sapo atiinge essa velo
ocidade constaante após se lançar. (b) Desprrezando a resisstência do ar ssobre a superfíície do corpo desse sapo, qual sseria a velocidade alcançada p
pelo mesmo ao saltar esses meesmos 15 m caso e
ele não possuísse esse recurso
o natural de am
mortecimento daa queda. Questtão 11‐) Saben
ndo que a leii de Hooke diiz que a forçaa elástica é propo
orcional ao quanto uma mola é esticada em relação a umaa posição de repou
uso (não esticada), esboce um
m gráfico da força f
elástica da d mola em função do quanto ela e é esticada, representando
o apropriadam
mente (a) os eixos, (b) a curva esperada, e
(c) a equação desssa curva, (d) o o significado geométrico dos parâmetros dessa equação (coe
eficientes) na curva, (e) a curva esperada entree a força elásticca e o quanto aa mola é esticad
da para uma or. mola cujo coeficientee elástico é o dobro da anterio
oca no mar uttilizando o Questtão 11‐) Um polvo se deslo
princípio da conservvação da quan
ntidade de mo
ovimento. Para isso ela se ench
he delicadamen
nte de água e d
depois a ejeta abruptamentee. A água ejetaada em uma direção d
impele o polvo na outra direção.. Considere qu
ue um polvo de 0,8 kg arm
mazena um exccedente de águ
ua de 1,3 kgg na cavidadee utilizada parra se mover e e num primeiro momento tanto o polvo quanto a massa de água estão parados. Ao ejetar essa massa de água com uma velocidade de 0,5 m/s, qual será a velocidade máxima que o polvo alcançara no momento da ejeção da água? Questão 12‐) Considere que um tubarão branco pode atingir uma velocidade máxima de 14 m/s em um momento de explosão de velocidade. Assumindo que essa seja a velocidade inicial vertical com a qual ele pode se lançar da superfície da água contra a ação da gravidade, então a equação que rege esse movimento é a mesma que a de um corpo em queda. (a) Esboce um gráfico do deslocamento vertical em função do tempo, indicando a posição do máximo de altura atingida pelo tubarão; (b) Calcule a altura máxima que ele pode atingir em seu salto, lembrando que no máximo de sua trajetória a velocidade é zero. Questão 13‐) Devido ao atrito entre superfícies, um corpo colocado em movimento sofre a ação de uma força contrária ao movimento, que é proporcional à força normal. Esboce um gráfico da força de atrito em função da força normal representando apropriadamente (a) os eixos, (b) a curva esperada, (c) a equação dessa curva, (d) o significado geométrico dos parâmetros dessa equação na curva esperada, (e) A curva esperada entre a força de atrito e a força normal para um corpo de mesma massa mas com o dobro do coeficiente de atrito em relação ao caso anterior. Questão 14‐) Devido à oscilação do mar uma pessoa sente constantemente uma aceleração que acompanha essa oscilação, e que dependendo da embarcação pode chegar a 1/8 da aceleração da gravidade. Qual deve ser o coeficiente de atrito do piso mínimo para que uma criança de 20 kg não derrape no deque do barco. Fórmulas: g = 10 m/s2; · ; · · ; ·
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