Questões Sobre Introdução à Dinâmica - Física - 1º ano do ensino médio

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21) Em uma circular técnica da Embrapa, depois da figura,

encontramos uma recomendação que, em resumo, diz:

“No caso do arraste com a carga junto ao solo (se por algum motivo não pode ou não deve ser erguida…) o ideal é arrastá-la … reduzindo a força necessária para movimentá-la, causando menor dano ao solo… e facilitando as manobras. Mas neste caso o peso da tora aumenta.”

(www.cpafac.embrapa.br/pdf/cirtec39.pdf. Modificado.)

Pode se afirmar que a frase que destacamos em itálico é conceitualmente

A) inadequada, pois o peso da tora diminui, já que se distribui sobre uma área maior.
B) inadequada, pois o peso da tora é sempre o mesmo, mas é correto afirmar que em II a força exercida pela tora sobre o solo aumenta.
C) inadequada: o peso da tora é sempre o mesmo e, além disso, a força exercida pela tora sobre o solo em II diminui, pois se distribui por uma área maior.
D) adequada, pois nessa situação a tora está integralmente apoiada sobre o solo.
E) adequada, pois nessa situação a área sobre a qual a tora está apoiada sobre o solo também aumenta.

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A alternativa correta é letra B

Inicialmente, já podemos ver que, conceitualmente, a declaração está errada, pois o peso da tora não é alterado em nenhum momento. Resta-nos observar então a distribuição das forças.

Na situação I, existem 3 forças presentes: o peso da tora P, a componente normal do par tora-solo F₁ e a componente de tração F_2.Analisando apenas na direção vertical, temos a seguinte relação:

|\vec{P}| = |\vec{F_{1}}| + |\vec{F_{2}}|

Na situação II, temos a presença de apenas um par de forças:A força peso P e a componente de reação vertical F₃(tora-solo)_:

|\vec{P}| = |\vec{F_{3}}|

Logo, olhando apenas para a força F₁ (tora-solo), vemos que F₃>F₁ para qualquer F₂(tração) diferente de zero. Sendo assim, é correto afirmar que em II, a força exercida pela tora sobre o solo aumenta, sendo a alternativa "B" a correta.

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22) Um ônibus de peso igual a 10.000 N está em movimento com velocidade de 15 m/s. O motorista que dirige o ônibus avista na pista de rolamento um animal e aciona o freio. O ônibus percorre 9 metros durante a frenagem até parar completamente.

O módulo da força de frenagem é igual a: (Dado: g = 10m/s²)

A) 15.000 N
B) 12.500 N
C) 11.250 N
D) 10.000 N
E) 9.000 N

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A alternativa correta é letra B

Sabendo que a velocidade inicial é de v₀ = 15 m/s e que a distância percorrida até zerá-la é de Δs = 9m, podemos aplicar a equação de toricelli:

v² = v₀² + 2.a.Δs ⇒ 0² = 15² + 2.a.9

∴ a = -12,5 m/s²

Como o peso do caminhão é de 10000 N, temos:

P = m.g ⇒ m = 1000 kg

F = m.a ⇒ F = 1000.12,5

∴ F = 12500 N

23) A janela retangular de um avião, cuja cabine é pressurizada, mede 0,5 m por 0,25 m. Quando o avião está voando a uma certa altitude, a pressão em seu interior é de, aproximadamente, 1,0 atm, enquanto a pressão ambiente fora do avião é de 0,60 atm. Nessas condições, a janela está sujeita a uma força, dirigida de dentro para fora, igual ao peso, na superfície da Terra, da massa de

Dado:1 atm = 10⁵ Pa = 10⁵ N/m²

A) 50 kg.
B) 320 kg.
C) 480 kg.
D) 500 kg.
E) 750 kg.

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A alternativa correta é letra D

Para a resolução desta questão , basta lembra da seguinte equação:

Δ p = p_{1} - p_{2} = \frac{F_{R}}{A}

onde p=pressão , Fr=força resultante e A=área.

Logo, a diferença entre as pressões de fora do avião com a de dentro do avião na área da janela, faz surgir uma força resultante igual a:

p_{1} = 1 a t m p_{2} = 0, 6 a t m Δ p = 0, 4 a t m, A = 0.125 m 1 a t m = 10^{5} N \Rightarrow Δ p = 4 . 10^{4} N F_{R} = Δ p . A = 4 . 10^{4} . 0, 125 = 5000 N

Logo a massa é:

F_{R} = P = m g \Rightarrow m = \frac{F_{R}}{g} = \frac{5000}{10} = 500 k g

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24) A massa total de um balão em um movimento de descida, desde a altura inicial h = 80 m até o solo, é m = 2000 kg. Qual é o trabalho da força peso sobre o balão durante a descida?

A) 2,0 × 10⁴ J.
B) 1,6 × 10⁵ J.
C) 2,0 × 10⁵ J.
D) 1,6 × 10⁶ J.

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A alternativa correta é letra D

O trabalho do peso é dado por:
τ_P = mgh

τ_P = 2000 . 10 . 80 (J)

τ_P=1,6 . 10⁶ J

Resposta pesquisada na internet: Fonte Objetivo

25) Num jato que se desloca sobre uma pista horizontal, em movimento retilíneo uniformemente acelerado, um passageiro decide estimar a aceleração do avião. Para isto, improvisa um pêndulo que, quando suspenso, seu fio fica aproximadamente estável, formando um ângulo θ = 25º com a vertical e em repouso em relação ao avião. Considere que o valor da aceleração da gravidade no local vale 10 m/s2, e que sen 25º ≅ 0,42; cos 25º ≅ 0,90; tan 25º ≅ 0,47. Das alternativas, qual fornece o módulo aproximado da aceleração do avião e melhor representa a inclinação do pêndulo?

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A alternativa correta é letra A

No momento em que o avião se desloca, graças à inércia, o pêndulo se desloca no sentido contrário ao do avião, sendo, portanto, as figuras que melhor representam a situação, as ilustradas em "A", "B" ou "C". Para uma estimativa numérica da aceleração do avião, precisamos evocar o princípio de equilíbrio dinâmico, onde teremos a seguinte igualdade:

\vec{P} + \vec{F} + \vec{T} = 0

sendo |P|=m|g| o peso do pêndulo, |F|=m.|a| a força devida à aceleração do avião sobre o pêndulo e |T| a tração a qual o pêndulo está sujeito. Entretanto, T pode ser decomposta nas compontentes X e Y (direções horizontal e vertical, respectivamente). Decompondo T e igualando as forças nas direções X e Y:

\begin{array}{l} m . |\vec{a}| = T s e n (25 °) (n a d i r e ç ã o X) \\ m . |\vec{g}| = T \cos (25 °) (n a d i r e ç ã o Y) \end{array}

logo, temos que:

|\vec{a}| = |\vec{g}| t g (25 °) = 4, 7 m / s^{2}

Sendo portanto, a alternativa "A" a correta.

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26) Objetos em queda sofrem os efeitos da resistência do ar, a qual exerce uma força que se opõe ao movimento desses objetos, de tal modo que, após um certo tempo, eles passam a se mover com velocidade constante. Para uma partícula de poeira no ar, caindo verticalmente, essa força pode ser aproximada por Fa→=bv→, sendo v→ a velocidade da partícula de poeira e b uma constante positiva. O gráfico mostra o comportamento do módulo da força resultante sobre a partícula, FR, como função de v, o módulo de v→.

O valor da constante b, em unidades de N.s/m, é

Note e adote: O ar está em repouso.

A) 1,0 x 10^–14
B) 1,5 x 10^–14
C) 3,0 x 10^–14
D) 1,0 x 10^–10
E) 3,0 x 10^–10

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A alternativa correta é letra E

Sabemos que b é uma constante, até porque ele é o coeficiente angular da relação de primeiro grau, também conhecido como inclinação da reta.
Sendo assim, podemos calculá-lo simplesmente fazendo a conhecida fórmula da inclinação da reta:
m = Δy/Δx
No nosso caso, m é o b, Δy é a diferença entre a força resultante em dois pontos e o Δx é a diferença entre as velocidades nesses dois pontos.

Podemos ver isso de um outro ponto de vista também.
Vamos simplesmente pegar a diferença entre dois pontos da reta, para simplificarmos vamos pegar os pontos das extremidades.
F_R = 3 x 10^-14 N quando v = 0 m/s e
F_R = 0 N quando v = 1 x 10^-4 m/s

Sabemos que a relação da força com a velocidade nessa situação é F = bv. Logo, tomando a diferença (note que aplicar a fórmula direta não resolve nosso problema, pois estamos trabalhando com duas forças, a resultante e a força de resistência do ar) temos:
ΔF_R= Δ(bv)
b é constante, então apenas o v vai variar do lado direito.
3 x 10^-14 N - 0 N = b(1 x 10^-4 m/s - 0 m/s)
b = 3 x 10^-10 N.s/m
b já havia sido dado como positivo, então não devemos nos preocupar com o sinal, que a rigor teria de ser negativo, mas sabendo que ele já estava fixado foi tomado as medidas para ele sair positivo.
Note que usando simplesmente a fórmula da inclinação da reta, toda essa parte mais interpretativa da questão poderia ser deixada de lado.

Alternativa E)

27) Em determinado instante, um corpo de massa 5kg que desliza em movimento retilíneo sobre uma superfície horizontal, com velocidade escalar de 4m/s, começa a ser freado somente pela força de atrito, percorrendo 2m até parar. Nessas condições, o valor absoluto da força de atrito, em Newtons, é igual a:

A) 1,25.
B) 2,5.
C) 10.
D) 20.
E) 40.

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A alternativa correta é letra D

Para resolver o problema, precisamos conhecer o valor da aceleração de frenagem. Utilizando a equação de Torricelli:

\begin{array}{l} 0 = v_{0}^{2} + 2 . a . Δ s \\ 0 = 16 + 4 . a \\ a = - 4 m / s^{2} \end{array}

Calculando, dessa forma, a força de atrito:

\begin{array}{l} F_{a t r i t o} = m . a \\ = - 5 k g . 4 m / s^{2} \\ = - 20 N \end{array}

Como o sinal negativo apenas evidencia que a força é contrária ao movimento (ou seja, como esperávamos, é de fato uma força de atrito), podemos tomar o módulo, encontrando o valor de 20 N, como na opção "D".

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28) A janela de uma casa tem dimensões iguais a 3,0 m x 2,0 m. Em função de um vento forte, a pressão do lado de fora caiu para 0,96 atm, enquanto que a pressão do lado interno manteve-se 1 atm. 1 atm = 1 x 10 5 N/m² , o módulo (expresso em 104 N) e o sentido da força resultante sobre a janela são iguais a:

A) 6,0; de dentro para fora.
B) 4,5; de fora para dentro.
C) 2,4; de dentro para fora.
D) 9,6; de dentro para fora.
E) 2,0; de fora para dentro.

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A alternativa correta é letra C

A pressão (P) é dada pela razão entre a força aplicada (F) e a área de contato (A). Sabendo que podemos tratar a pressão resultante (P_R) para achar a força aplicada na janela, obtemos :

\begin{array}{l} P_{R} = \frac{F}{A} \\ F = (1 . 10^{5} - 0, 96 . 10^{5}) . 3.2 \\ F = 24000 N = 2, 4 . 10^{4} N \end{array}

A pressão interna é maior, logo o sentido da força é de dentro para fora e tem módulo F= 2,4.10⁴ N.

Alternativa correta, C.

29) As moléculas de água (H2O) são atraídas umas pelas outras em associação por pontes de hidrogênio. Essa característica da água é responsável pela existência da tensão superficial, que permite que sobre a superfície da água se forme uma fina camada, cuja pressão interna é capaz de sustentar certa intensidade de força por unidade de área e, por exemplo, sustentar um pequeno inseto em repouso. Sobre a superfície tranquila de um lago, um inseto era sustentado pela tensão superficial. Após o despejo de certa quantia de detergente no lago, a tensão superficial se alterou e o pobre inseto afundou, pois, com esse despejo,

A) a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto diminuiu.
B) a tensão superficial aumentou e a força exercida pela água sobre o inseto aumentou.
C) a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto aumentou.
D) a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto permaneceu constante.
E) a tensão superficial aumentou e a força exercida pela água sobre o inseto permaneceu constante.

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A alternativa correta é letra A

Como explica o enunciado do exercício a tensão superficial exerce uma força sobre os objetos que pousam em sua superfície. Após a deposição de detergente na superfície da água há uma diminuição na tensão superficial, logo a força que a água exerce no inseto em repouso água diminuí. Com isso, a força peso do inseto torna-se maior que a força da tensão superficial da água, portanto o inseto afunda.Resposta A.

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30) Para minimizar o número de furos na parede, o suporte de televisores esquematizado fixa-se apenas por dois parafusos, colocados na direção e altura indicadas por AB¯, enquanto que em C o conjunto pressiona uma sapata de borracha contra a parede.

Considere:

A parede vertical e plana;

A parede vertical e plana;

AB¯ e CD¯ horizontais;

AC^D = 90°;

distância de C até a reta AB¯ = 9 cm;

distância de C até D = 45 cm;

aceleração da gravidade = 10 m/s².

Desprezando-se a massa do suporte, se um televisor de 14 kg é nele montado, a intensidade da força que o conjunto de parafusos aguenta é, em N:

A) 450.
B) 700.
C) 950.
D) 1250.
E) 1500.

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A alternativa correta é letra B

O problema é uma típica aplicação de equílibrio de torques. A imagem abaixo exemplifica a situação:

Como o torque resultante deve ser nulo, teremos:

m . g . \bar{C D} = F . \bar{A C}

onde F é o módulo da força que o conjunto de parafusos aguenta. Substituindo pelos valores conhecidos:

\begin{array}{l} 140 N . 45 c m = 9 c m . F \\ F = \frac{140 N . 45 c m}{9 c m} = 700 N \end{array}

Logo, a máxima força que o suporte aguenta é de 700 N. Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

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