1. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA I - Módulo 23 (Exercício 23)
Exercício 23
Questão 01
Uma bolinha de massa m = 200 g é largada do 2
repouso de uma altura h, acima de uma mola ideal, de Considere os atritos desprezíveis e g=10m/s .
constante elástica k = 1240 N/m, que está fixada no piso a) Calcule a velocidade com que a criança passa pelo
(ver figura). Ela colide com a mola comprimindo-a por ponto L.
Δx = 10 cm. Calcule, em metros, a altura inicial h. b) Determine a direção e o sentido da força exercida pelo
Despreze a resistência do ar. tobogã sobre a criança no instante em que ela passa
pelo ponto L e calcule seu módulo.
Questão 04
Uma pequena esfera metálica, suspensa por um fio
ideal de comprimento l a um suporte, está oscilando
num plano vertical, com atritos desprezíveis, entre as
posições extremas, A e B, localizadas a uma altura h =
l/2 acima do ponto mais baixo C de sua trajetória, como
ilustra a figura a seguir.
Questão 02
Uma pequena esfera de aço está em repouso, presa
por um fio ideal de 1,6 m de comprimento a um suporte
fixo. Num determinado instante, dá-se um impulso à
esfera, de modo que ela adquira uma velocidade
r
horizontal V 0, como ilustra a figura.
2
Considere g = 10m/s .
a) Calcule o módulo da aceleração da esfera nos
instantes em que ela passa pelos pontos A e B.
b) Calcule o módulo da aceleração da esfera nos
instantes em que ela passa pelo ponto C.
Questão 05
A figura mostra o perfil de um trilho vertical JKLM cujo
trecho KLM é circular de centro em C e raio R.
2
Despreze a resistência do ar e considere g = 10 m/s .
r
Calcule o módulo de V 0 para que, no ponto mais alto
da trajetória, o módulo da tensão no fio seja igual à
metade do peso da esfera.
Questão 03
A figura mostra o perfil JKLM de um tobogã, cujo
trecho KLM é circular de centro em C e raio R=5,4m.
Uma criança de 15kg inicia sua descida, a partir do
repouso, de uma altura h=7,2m acima do plano
horizontal que contém o centro C do trecho circular.
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2. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA I - Módulo 23 (Exercício 23)
Um bloco de pequenas dimensões é abandonado a Indique a alternativa que especifica o valor mais
uma altura h=R/2 acima do plano horizontal que contém próximo da potência necessária para esse fim, medida
o centro C e passa a deslizar sobre o trilho com atrito em watts.
desprezível. a) 1,7 × 10
r 6
a) Determine a direção e o sentido da velocidade V do b) 1,7 × 10
6
bloco no instante em que ele passa pelo ponto L e c) 0,45 × 10
calcule seu módulo em função de R e da aceleração da d) 0,45 × 10
9
gravidade g. 4
r e) 1,7 × 10
b) Determine a direção e o sentido da resultante F das
forças que atuam sobre o bloco no instante em que ele
passa pelo ponto L (informando o ângulo que ela forma Questão 10
com a horizontal) e calcule seu módulo em função da
massa m do bloco e da aceleração da gravidade g. No ano de 2008, a usina hidrelétrica de Itaipu
produziu 94.684.781 MWh (megawatts-hora) de energia.
8
Questão 06 Se o poder calorífico do petróleo é igual a 0,45 x 10 J/kg,
a massa de petróleo necessária para fornecer uma
quantidade de energia igual à produzida por Itaipu em
Um trapezista, de 70 kg, se solta do ponto de maior
2008 é, aproximadamente, igual a
amplitude do movimento do trapézio, caindo Dados: 1 W = 1J/s
verticalmente de uma altura de 9,0 m na direção de uma 1 MW = 106 W
rede de segurança. A rede se distende em 1,8 m e lança- 1 tonelada = 103 kg
o de volta ao ar.
Supondo que nenhuma energia foi dissipada por a) 2 mil toneladas.
forças não-conservativas, calcule a energia potencial da b) 45 mil toneladas.
rede totalmente distendida. c) 450 mil toneladas.
d) 7,5 milhões de toneladas.
Questão 07 e) 95 milhões de toneladas.
Um carro de massa m sobe uma ladeira de altura h.
GABARITO
Durante a subida, seu motor gasta uma energia igual a
mgh. Então, pode-se dizer que:
a) no topo da ladeira, a velocidade do carro aumentou. Questão 01
b) no topo da ladeira, a velocidade do carro diminuiu.
c) no topo da ladeira, a velocidade do carro permaneceu E(gravitacional) = E(elástica)
constante. k.x
2
d) no topo da ladeira, a velocidade do carro é nula. m.g.(h + x) =
e) o carro não conseguiu chegar ao topo. 2
2
(0,1)
Questão 08 0,2.10.(h + 0,1) = 1240 .
2
2.(h + 0,1) = 6,2
Suponha que o coração, em regime de baixa
h + 0,1 = 3,1
atividade física, consiga bombear 200 g de sangue,
h = 3 m.
fazendo com que essa massa de sangue adquira uma
velocidade de 0,3 m/s e que, com o aumento da
atividade física, a mesma quantidade de sangue atinja Questão 02
uma velocidade de 0,6 m/s.
O trabalho realizado pelo coração, decorrente desse
aumento de atividade física, em joules, corresponde ao 4 5m / s
produto de 2,7 por:
-2
a) 10
Questão 03
-1
b) 10
1
c) 10 a) 6 m/s
d) 10
2 b) N = 50 newtons, direção vertical e para cima.
Questão 04
Questão 09
r
O projeto de transposição do rio São Francisco, ora a = g 3m / s 2 = 10 3m / s 2
em discussão, implicará a necessidade de se elevar 280 a)
m3 de água por segundo até uma altura de 160 m. Sabe- r
b)
a =g
se que a massa de um litro d'água é um quilograma.
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3. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA I - Módulo 23 (Exercício 23)
Questão 05
a) Sua velocidade em L tem direção vertical, sentido de
baixo para cima e módulo
(gR )
r
b) F faz 45° com a horizontal, aponta de L para K e tem
módulo dado por mg. 2
Questão 06
3
7,56 × 10 J
Questão 07
Letra C.
Questão 08
Letra A.
Questão 09
Letra D.
Questão 10
Letra D.
Dados:E=94.684.781 MWh ≅ 9,5x 107 MWh=9,5 x 1013 Wh;
L = 0,45 x 108 J/kg.
Transformando essa quantidade de energia em
joules:
13 13 3 17
E=9,5x10 Wh=(9,5x10 W)x(3,6 x 10 s) = 3,4 x 10 J
Para o Petróleo:
E 3,4 x1017
E = mL ⇒ m = = = 7,5 x109 kg = 7,5 x106 toneladas ⇒
L 0,45 x108
m=7,5 milhões de toneladas.
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