1) Um corpo, inicialmente em repouso, está sendo deslocado por uma força de direção e sentido constante e módulo variável, conforme o diagrama abaixo. O trabalho realizado por essa força ao deslocar o corpo da posição 0 m à posição 25 m é: a) 600 J b) 350 J c) 300 J d) 1.000 J e) 650 J Resp. A RESOLUÇÃO A área sob o gráfico F×d fornece o trabalho realizado pela força. Vamos subdividir essa área em um retângulo e um triângulo. Depois somamos tudo. retângulo: b h 25 m 20 N = 500 J b h 10 m 20 N 100 J 2 triângulo: 2 O trabalho total é 500 J + 100 J = 600 J 2) O corpo C, representado na figura a seguir, desloca-se na direção da força de módulo igual a 2,0 N. Durante um deslocamento de 1,0 m, qual é o trabalho realizado pelas forças que atuam sobre o corpo? (Considere desprezíveis os atritos.) a) 1,0 J b) 2,0 J c) 5 2 J d) 5 J e)3,0 J Resp: B RESOLUÇÃO d=1m = 0° A força de 1 N, perpendicular ao deslocamento, não realiza trabalho. O trabalho é devido apenas à força de 2 N. F.d.cos 2 N 1 m 2 J 3) A casa de Dona Maria fica no alto de uma ladeira. O desnível entre sua casa e a rua que passa no pé da ladeira é de 20 metros. Dona Maria tem 60 kg e sobe a rua com velocidade constante. Quando ela sobe a ladeira trazendo sacolas de compras, sua velocidade é menor. E seu coração, quando ela chega à casa, está batendo mais rápido. Por esse motivo, quando as sacolas de compras estão pesadas, Dona Maria sobe a ladeira em ziguezague. O fato de Dona Maria subir a ladeira em ziguezague e com velocidade menor está diretamente associado à redução de: O fato de Dona Maria subir a ladeira em ziguezague e com velocidade menor está diretamente associado à redução de: a) potência. b) aceleração. c) deslocamento. d) energia. e) trabalho. Resp: A RESOLUÇÃO Ao subir em ziguezague, ela está usando o fato de que o trabalho da força peso depende apenas da posição final e da posição inicial. Então ela realiza o mesmo trabalho num espaço de tempo maior, o que faz com que a potência seja menor. 4) Para arrastar um corpo de 100 Kg de massa entre dois pontos com movimento uniforme, um motor de potência igual a 500 W opera durante 120 s. O trabalho realizado pelo motor é a) 3,0 × 104 J. b) 6,0 × 104 J. c) 1,0 × 104 J. d) 2,0 × 104 J. e) 4,0 × 104 J Resp: b RESOLUÇÃO m = 100 Kg P= T MRU P = 500 W J T = P.Δt = 500 ×120 s P Δt s t = 120 s T=? = 6×104 J 5) Um ciclista desce uma ladeira, com forte vento contrário ao movimento. Pedalando vigorosamente, ele consegue manter a velocidade constante. Pode-se então afirmar que: a) A energia cinética está aumentando. b) A energia cinética está diminuindo. c) A energia potencial gravitacional está aumentando. d) A energia potencial gravitacional está diminuindo. e) A energia potencial gravitacional é constante. Resp.:D RESOLUÇÃO Ao descer ele perde energia potencial gravitacional, mas isso não é suficiente para manter sua velocidade constante, por isso ele ainda dispende da própria energia do corpo para compensar o forte vento contrário. Conversão energia potencial em cinética + energia do corpo = energia perdida pelo atrito como vento. a) F: Como a velocidade é constante, a energia cinética também o é. b) F: Pelo menos motivo do item anterior. c) F: Se ele desce em relação ao nível de referência, a energia potencial gravitacional não pode aumentar, e sim diminuir. d) V: O ciclista está descendo a ladeira, então ele está se aproximando do nível de referência de energia potencial gravitacional, que é o ponto mais baixo do trajeto. Portanto, a sua EPG está diminuindo. e) F: Veja item (d). 6) O gráfico representa a força de interação que age sobre uma partícula em movimento retilíneo em função da posição da partícula em um referencial inercial. Entre as posições x = 1,0 m e x = 3.0 m a energia cinética da partícula: a) aumentou de 2 joules. b) diminuiu de 3 joules. c) aumentou de 3 joules. d) aumentou de 1 joules. e) variou de uma quantidade que somente pode ser determinada conhecendo-se a massa da partícula. Resp: C RESOLUÇÃO Em um gráfico F x X, o trabalho realizado é obtido pela área sob o gráfico. Podemos ver que a figura é a de um trapézio, que pode ser dividida em duas: um retângulo e um triângulo. Área do retângulo: b x h b = 2 m, h = 1 N A 2 J Área do triângulo: b x h ÷ 2 b = 2 m, h = 1 N A = 1 J Somamos as duas áreas e obtemos o total: 3 J Como o trabalho é igual à variação da energia cinética, vemos que essa aumentou em 3 J. Ec = 3 J 7) Quando um corpo é elevado a uma certa altura do solo, a energia despendida para se conseguir tal intuito: a) acumula-se, no corpo, sob a forma de energia interna. b) é igual à variação da energia cinética do corpo. c) é nula, pois a resultante média das forças na elevação é nula. d) fica armazenada no corpo sob a forma de energia potencial gravitacional. e) transforma-se em calor durante a sua subida. Resp: d RESOLUÇÃO a) F: A energia interna de um corpo está relacionada à sua temperatura. b) F: A variação da energia cinética do corpo é igual ao trabalho realizado sobre ele. c) F: Justificativa sem sentido. d) V: O trabalho de elevar-se um corpo acima de um nível de referência fornece energia potencial gravitacional a ele. e) F: Se fosse transformado em calor a força que atua contra o peso não seria conservativa. 8) Daniel está brincando com um carrinho, que corre por uma pista composta de dois trechos retilíneos – P e R – e dois trechos em forma de semicírculos – Q e S –, como representado nesta figura: O carrinho passa pelos trechos P e Q mantendo o módulo de sua velocidade constante. Em seguida, ele passa pelos trechos R e S aumentando sua velocidade. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que a resultante das forças sobre o carrinho a) é nula no trecho Q e não é nula no trecho R. b) é nula no trecho P e não é nula no trecho Q. c) é nula nos trechos P e Q. d) não é nula em nenhum dos trechos marcados. Resp: B RESOLUÇÃO Trecho P: MRU: a resultante das forças é nula Trecho Q: MCU: existe a força centrípeta, causada pelo atrito, que faz com que o carrinho faça a curva, então a resultante das forças não é nula. Trecho R: MRUV: a resultante das forças não é nula, porque a velocidade linear está aumentando. Trecho S: MCUV: a velocidade aumenta em módulo, então existe força tangencial, e o carrinho faz curva, então existe aceleração centrípeta. 9) O esquema ao lado mostra um elevador vertical de peso P = 5.000 N. Examine-o. Sabendo-se que a força T = 5.000 N e desprezando-se os atritos, pode-se concluir que o elevador está A) parado. B) parado ou em MRU. C) subindo. acelerado. D) descendo retardado. Resp: B RESOLUÇÃO Como a tensão T tem a mesmo módulo e sentido contrário a peso P, há equilíbrio de forças. Então o elevador pode estar parado ou em MRU. 10) Um paraquedista, alguns minutos após saltar do avião, abre seu paraquedas. As forças que atuam sobre o conjunto paraquedista/equipamentos são, então, o seu peso e a força de resistência do ar. Essa força é proporcional à velocidade. Desprezando-se qualquer interferência dos ventos, pode-se afirmar que, a) a partir de um certo momento, o paraquedista descerá com velocidade constante. b) antes de chegar ao chão, o paraquedista poderá atingir velocidade nula. c) durante toda a queda, a força resultante sobre o conjunto será vertical para baixo. d) durante toda a queda, o peso do conjunto é menor do que a força de resistência do ar. Resp: A RESOLUÇÃO a) Correta. A partir de um certo instante a resultante das forças que atuam sobre o conjunto se torna nula, fazendo com que fique com velocidade constante. b) Errada. Se sua velocidade for nula ele ficará parado no ar. c) Errada. Se a força resultante sobre o conjunto será vertical para baixo, haverá aceleração nesse sentido e a velocidade vai aumentar cada vez mais. d) Errada. Se durante toda a queda, o peso do conjunto é menor do que a força de resistência do ar, a resultante das forças será direcionada na vertical, para cima, então o conjunto vai subir e não descer. 11) Uma partícula cai na atmosfera terrestre desde o repouso e, antes de chegar ao solo, atinge a velocidade terminal, tudo conforme o gráfico v x t ao lado, em que a velocidade é considerada positiva, quando tiver o sentido de cima para baixo. A seguir, ilustramos cinco possíveis representações das forças que agem sobre essa partícula durante seu movimento. P representa a força peso, e F representa a força de resistência do ar. AS PESSOAS QUE TIVERAM ESSA QUESTÃO COMO OBRIGATÓRIA OU A ESCOLHERAM COMO OPTATIVA RECEBERÃO O PONTO REFERENTE A ELA. As representações corretas das forças sobre a partícula nos instantes 0, t1 e t2, nessa ordem, são: a) I, V e II b) I, II e V c) I, III e V d) IV, V e III e) V, III e I Resp: C RESOLUÇÃO I: (Sim) Corresponde ao momento incial em que o corpo começa a cair, tendo velocidade nula em t = 0. II: (Não) A força de resistência do ar é maior do que o peso. Nesse caso a velocidade estará diminuindo, o que está em desacordo com o gráfico, pois segundo ele, a velocidade sempre aumenta até atingir o seu valor máximo. III: (Sim) O peso ainda é maior do que a força de resistência do ar, o que faz com que a resultante seja vertical para baixo. IV: (Não) O corpo deixou de ter peso, o que é um absurdo. V: (Sim) O peso e a força de resistência do ar se equilibram e o corpo passa a se deslocar em MRU. 12) Um corpúsculo desloca-se em movimento retilíneo e acelerado, de modo que num instante t sua velocidade é v. Sendo F e a, respectivamente, a força resultante e a aceleração no instante referido, aponte a alternativa que traz um possível esquema para os vetores v, F e a. Resposta: C RESOLUÇÃO Como o movimento é acelerado, os vetores a e v têm que ter a mesma direção e o mesmo sentido. Mas sabemos também que os vetores F e a, têm que ter o mesmo sentido. Então, os três vetores, F, a e v, têm a mesma direção e o mesmo sentido. 13) Para que um bloco de massa igual a 30 g, inicialmente em repouso, adquira uma velocidade de 10 m/s em exatamente 1,2 s, é necessário aplicar-lhe uma força cujo módulo, em newtons, deve valer: a) 0,25 b) 2,5 c) 25 d) 250 e) 2500 Resp: A RESOLUÇÃO m = 30 g = 0,03 kg V0 = 0 V = 10 m/s t = 1,2 s Temos que usar a segunda lei de Newton: F = m.a m 10 V s 8, 3 m a t 1, 2 s s2 Mas primeiro é preciso determinar a aceleração. Sabemos que F m.a 0,03 kg 8,3 m s2 F 0,249 F 0,25 N 14) Uma pessoa pesa um sanduíche em uma balança e lê o valor de “200 gramas”. Essa leitura está equivocada. Qual deveria ser a leitura correta a ser feita pela pessoa? a) 2.000 N b) 200 N c) 2 N d) 2 kg Resp. C RESOLUÇÃO m = 200 g = 0,2 Kg P = mg = 0,2 Kg × 10 m/s2 P = 2 N 15) Um astronauta com o traje completo tem uma massa de 120 Kg. Ao ser levado para a Lua, onde a gravidade é aproximadamente 1,6 m/s2 , a sua massa, em quilograma, e o seu peso, em Newton, serão respectivamente: a) 75 e 120 b) 120 e 192 c) 192 e 192 d) 120 e 120 e) 75 e 192 Resp: b RESOLUÇÃO m = 120 Kg gL = 1,6 m/s2 A massa é invariável, portanto: m = 120 Kg P = m.g P = m.gL = 120 Kg × 1,6 m/s2 P = 192 N 16) Um automóvel descreve a trajetória abaixo com velocidade escalar constante. Os trechos AB e CD são retilíneos, enquanto o trecho BC é um arco de circunferência. Dentre os gráficos abaixo, assinale o que melhor representa a resultante das forças que atuam no automóvel ao longo da trajetória ABCD. Resp: C RESOLUÇÃO AB: MRU R = 0 BC: MCU R 0, porque há aceleração centrípeta CD: MRU R = 0 17) Considere que a Lua descreve uma órbita circular em torno da Terra. Assim sendo, assinale a opção em que estão mais bem representadas a força resultante ( FR ) sobre o satélite e a sua velocidade ( V ). Resp.: D RESOLUÇÃO A força resultante, que é a força centrípeta, é sempre perpendicular à velocidade. GABARITO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 A B A B D C D B B A C C A C B C D