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

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31) Deslocando-se por uma rodovia a 108 km/h (30 m/s), um motorista chega à praça de pedágio e passa a frear o carro a uma taxa constante, percorrendo 150 m, em uma trajetória retilínea, até a parada do veículo. Considerando a massa total do veículo como sendo 1000 kg, o módulo do trabalho realizado pelas forças de atrito que agem sobre o carro, em joules, é:

A) 30 000.
B) 150 000.
C) 450 000.
D) 1 500 000.
E) 4 500 000.

A alternativa correta é letra C

calculando a aceleração, utilizando a equação de Torricelli:

\begin{array}{l} v^{2} = {v_{0}}^{2} + 2 . a . Δ s \\ \Rightarrow 0 = (30)^{2} + 2 . a . 150 \Rightarrow a = - 3 m / s^{2} \end{array}

Tomemos o módulo desse valor. Conhecendo a aceleração e a massa do carro, podemos calcular o valor da força de atrito (que á a própria força resultante):

F = m . a = 3000 N

E dessa forma, calculamos o trabalho da força de atrito:

T = F . Δ s = 3000.150 = 450 000 J

Sendo correta, portanto, a opção "C".

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32) O corpo de um aspirador de pó tem massa igual a 2,0 kg. Ao utilizá-lo, durante um dado intervalo de tempo, uma pessoa faz um esforço sobre o tubo 1 que resulta em uma força de intensidade constante igual a 4,0 N aplicada ao corpo do aspirador. A direção dessa força é paralela ao tubo 2, cuja inclinação em relação ao solo é igual a 60º, e puxa o corpo do aspirador para perto da pessoa.

Considere sen 60º = 0,87, cos 60º = 0,5 e também que o corpo do aspirador se move sem atrito.

Durante esse intervalo de tempo, a aceleração do corpo do aspirador, em m/s² , equivale a:

A) 0,5.
B) 1,0.
C) 1,5.
D) 2,0.

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A alternativa correta é letra B

Sendo a força F aplicada pela pessoa, paralela ao tubo 2, temos que essa força faz um ângulo de 60° com a horizontal.

Sendo assim, temos que no eixo x (horizontal), a força resultante é (desconsiderando o atrito):

F_res = F*cos(60°)
Donde F_res é a força resultante e F é a força aplicada pela pessoa no aspirador de pó.

Mas,

F_res = ma
Donde F_res é a força resultante, m é a massa e a é aceleração.

F*cos(60°) = ma (1)

O cos(60°) = 0.5, substituindo este e os outros valores conhecidos na expressão (1), temos:

(4 N)(0,5) = (2 kg)a => 2 N = (2 kg)a => a = (2 N)/(2 kg) = 1 m/s²

Alternativa B)

33) Um bloco de 20 Kg de massa é arrastado sobre um plano horizontal por uma força de 100 N também horizontal, movendo-se com uma aceleração de 1 m/s2. Sabendo que a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2, qual o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano?

A) 0,1
B) 0,2
C) 0,3
D) 0,4
E) 0,8

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A alternativa correta é letra D

Calculemos a força resultante que age sobre o bloco:

F_R = ma ⇒ F_R = 20.1 = 20 N

Se o bloco é arrastado com uma força de 100 N, a força de atrito age no sentido contrário com 80 N, tal que a resultante seja de 20 N.

Sendo assim, podemos calcular o coeficiente de atrito da superfície:

F_AT = N.μ = m.g.μ ⇒ 80 = 20.10.μ

(como o bloco se desloca na horizontal, N = P = m.g)

∴ μ = 0,4

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34) Um móbile pendurado no teto tem três elefantezinhos presos um ao outro por fios, como mostra a figura.

As massas dos elefantes de cima, do meio e de baixo são, respectivamente, 20g, 30g e 70g.

NOTE E ADOTE:

Desconsidere as massas dos fios.

Aceleração da gravidade g = 10 m/s².

Os valores de tensão, em newtons, nos fios superior, médio e inferior são, respectivamente, iguais a

NOTE E ADOTE:

Desconsidere as massas dos fios.

Aceleração da gravidade g = 10 m/s².

NOTE E ADOTE:

Desconsidere as massas dos fios.

Aceleração da gravidade g = 10 m/s².

Os valores de tensão, em newtons, nos fios superior, médio e inferior são, respectivamente, iguais a

A) 1,2; 1,0; 0,7.
B) 1,2; 0,5; 0,2.
C) 0,7; 0,3; 0,2.
D) 0,2; 0,5; 1,2.
E) 0,2; 0,3; 0,7.

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A alternativa correta é letra A

A tensão em cada parte do fio corresponde aos respectivos pesos que o traciona. O fio superior é tensionado pelos 3 elefantes (20g + 30g + 70g = 120g = 0,12 Kg). O fio médio é tracionado pelos elefantes de massa 30g e 70 g (m = 100g = 0,1 Kg). Enquanto que o fio inferior possui tração apenas do último elefante, que tem massa 70 g (= 0,07 Kg). Sabendo disso, podemos calcular o peso (P=m.g) tensionado em cada parte do fio, que possui o mesmo valor em módulo da tensão nessa parte. Portanto,

T_{superior} = 0, 12.10 = 1, 2 N T_{médio} = 0, 1.10 = 1, 0 N T_{inferior} = 0, 07.10 = 0, 7 N

Alternativa A.

35) Um menino observou que um pequeno cubo de gelo, após descer por uma rampa, deslizou em linha reta sobre uma mesa plana e horizontal, percorrendo certa distância até parar. Curioso para entender esse fenômeno o menino perguntou a dois adultos o porquê de o gelo parar e obteve as seguintes respostas. I – O gelo parou, porque a força horizontal que mantinha o seu movimento diminuiu lentamente até se extinguir. II – O gelo parou, porque uma força horizontal, o atrito, atuou no sentido contrário ao movimento adquirido pelo gelo na descida da rampa. III – O gelo parou, porque o repouso é o estado natural dos objetos que só se movem caso uma força constante atue no sentido do movimento. Assinale a alternativa que contém a(s) respostas (s) CORRETA(S) dadas pelos adultos.

A) I e II.
B) II.
C) I e III.
D) III.

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A alternativa correta é letra B

Vamos analisar cada resposta, e mostrar o porquê dele estar certa ou errada.
I - Essa resposta está incorreta, pois o que fez o gelo descer a rampa inclinada foi a gravidade (que foi suficiente para vencer o atrito), essa força foi responsável por acelerar o cubo até o fim da rampa, quando o gelo começou a percorrer o trecho horizontal, as forças resultantes verticais (peso e normal) se anulam, e a única força horizontal é o atrito que age contra o movimento, logo tende a desacelerar o corpo até a sua parada total. E para complementar, se não houvesse nenhuma força atuando no cubo de gelo no trecho horizontal, ele permaneceria em movimento com velocidade constante infinitamente.
III - Essa resposta também está incorreta, pois está associando força com velocidade, o que é intuitivo, mas é falso. E assim recai na resposta anterior, o gelo cessa o movimento porque uma força resultante contrária a ele está a agir no corpo, o que vai desacelerando o mesmo.
Por fim, a resposta correta é a II, o adulto que a respondeu tem uma perfeita compreensão do atrito e das forças que agem no problema.

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36) Com base no diálogo entre Jon e Garfield, expresso na tirinha, e nas Leis de Newton para a gravitação universal, assinale a alternativa correta.

A) Jon quis dizer que Garfield precisa perder massa e não peso, ou seja, Jon tem a mesma ideia de um comerciante que usa uma balança comum.
B) Jon sabe que, quando Garfield sobe em uma balança, ela mede exatamente sua massa com intensidade definida em quilograma-força.
C) Jon percebeu a intenção de Garfield, mas sabe que, devido à constante de gravitação universal “g”, o peso do gato será o mesmo em qualquer planeta.
D) Quando Garfield sobe em uma balança, ela mede exatamente seu peso aparente, visto que o ar funciona como um fluido hidrostático.
E) Garfield sabe que, se ele for a um planeta cuja gravidade seja menor, o peso será menor, pois nesse planeta a massa aferida será menor.

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A alternativa correta é letra A

A confusão entre massa e peso é muito comum no cotidiano, infelizmente o conceito de peso e massa no senso comum representam a mesma grandeza, apesar de que fisicamente são totalmente diferentes.

Quando o personagem diz ao Garfield para este perder "peso", sua intenção na verdade era dizer ao gato para perder massa, emagrecer.

Logo, a alternativa A) é a correta.

A alternativa c) faz referência a constante gravitacional de forma errônea, pois o que influencia na medida da balança é a aceleração da gravidade, e não este valor universal.

Uma balança faz medidas do peso, pois ela lida com forças, porém com base em algumas informações na máquina, esta encontra o devido valor da massa. Alternativa B) e D) incorretas.

Enquanto na alternativa E), a massa não é menor, é a mesma, o que muda é a aceleração da gravidade, que altera o peso medido.

37) Hoje é comum encontrarmos equipamentos de exercício físico em muitas praças públicas do Brasil. Esses equipamentos são voltados para pessoas de todas as idades, mas, em particular, para pessoas da terceira idade. São equipamentos exclusivamente mecânicos, sem uso de partes elétricas, em que o esforço consiste usualmente em levantar o próprio peso do praticante. Considere o esquema abaixo, em que uma pessoa de massa m = 65 kg está parada e com a perna esticada em um equipamento tipicamente encontrado nessas praças.

O módulo da força F⇀ exercida pela perna da pessoa em razão de sua massa m é

(Se necessário, utilize g = 10 m/s2.)

A) 1300 N.
B) 750 N.
C) 325 N.
D) 560 N.

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A alternativa correta é letra C

Primeiramente vamos identificar as forças nessa situação. São três forças que atuam neste problema. Temos a força peso do conjunto, a força normal que o conjunto cadeira+pessoa é submetida pelo cano de sustentação da cadeira e a força que a pessoa aplica no aparato para se movimentar.

Mas, dessas três forças conhecemos apenas a força peso da pessoa, e com isso vamos desconsiderar a massa da cadeira, mas ainda sim só temos informação de uma das três forças, porém temos os ângulos quando formamos um triângulo retângulo, note que o ângulo entre a força aplicada pela pessoa e o seu peso é de 60°. E o ângulo entre a força aplicada e a força normal é dado (30°).

Com isso, temos que a força aplicada pela pessoa se relaciona com o seu peso através do cosseno de 60°. Em outras palavras, o peso da pessoa é a hipotenusa do triângulo retângulo e o módulo da força aplicada é o cateto adjacente. Sendo assim, temos:
cos 60° = |F|/|P| = |F| = |P|cos 60° = (65 kg)(10 m/s²)*1/2 = 325 N

Alternativa c)

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38) A pele humana detecta simultaneamente, com uma sensibilidade que sistemas artificiais não conseguem reproduzir, vibrações, forças estáticas, textura e escorrega mento de objetos sobre sua superfície. Sensores tácteis que apresentassem respostas análogas à pele humana seriam muito desejáveis. A figura a seguir ilustra um modelo simples, utilizado no estudo da resposta da pele humana. Na referida figura, estão representados o peso P→ do bloco, a força normal, N→ a força de atrito F→at aplicada pela superfície da pele no bloco de massa m e uma força externa F→ aplicada na mola. A constante de mola é k = 10N/m, e a massa do bloco é m = 4g. Na iminência de movimento, a deformação da mola é ∆x = 3 mm em relação ao seu comprimento de equilíbrio.

Qual é o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a pele?

A) 8,8 × 10⁻⁷.
B) 1,1 × 10⁻⁶.
C) 7,5 × 10⁻¹.
D) 1,3 × 10⁰.

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A alternativa correta é letra C

1) Cálculo do módulo da força F:
F = k . Δx
F = 10 . 3 . 10^–3 (N)
F = 30 . 10^–3 N

2) Cálculo do módulo da força de atrito:
f_at = μN
f_at = μmg
f_at = μ 4 . 10^–3 . 10 (N)
f_at = 40 . 10^–3 μ (N)

3) Na iminência de movimento:
F = f_at
30 . 10^–3 = 40 . 10^–3 μ
μ = 0,75
μ = 7,5 . 10^-1

Resposta pesquisada na internet: Fonte Objetivo

39) Analisando as proposições é correto afirmar que:

I) Se nenhuma força externa atuar sobre um ponto material, certamente ele estará em equilíbrio estático ou dinâmico.

II) Só é possível um ponto material estar em equilíbrio se estiver em repouso.

III) Inércia é a propriedade da matéria de resistir à variação de seu estado de repouso ou de movimento.

A) Apenas a proposição I é verdadeira.
B) Apenas a proposição II é verdadeira.
C) Apenas a proposição III é verdadeira.
D) As proposições I e II são verdadeiras.
E) As proposições I e III são verdadeiras.

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A alternativa correta é letra E

Afirmação I (correta): A condição física denominada equilíbrio é exatamente a inexistência de uma força resultante. Na afirmação, não há qualquer força externa atuando sobre o corpo o que permite afirmar que este está em equilíbrio.

Afirmação II (errada): Esta pode ser uma confusão comum quando se considera o aspecto cotidiano da palavra "equilíbrio", muitas vezes associada a algo parado, estático. De acordo com a definição de equilíbrio, a força resultante atuando no corpo deve ser nula, condição que pode ser perfeitamente alcançada no movimento retilíneo com velocidade constante.

Afirmação III (correta): Um corpo em movimento tende a permanecer em movimento até que uma força externa o "force" a mudar o seu estado. O mesmo vale para um corpo parado. A afirmação define o princípio fundamental da inércia.

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40) Determine as trações nas cordas 1 e 2 do esquema a seguir, sabendo que o corpo se encontra em equilíbrio estático e seu peso vale 400 N. A alternativa correta em Newtons é:

A) 100
B) 100 $square root of 100$
C) 200 $square root of 100$
D) 200 $square root of 2$
E) $10 square root of 50$

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A alternativa correta é letra D

Sabendo que o sistema está em equilíbrio estático, podemos afirmar que a soma das componentes verticais das trações é igual ao peso do corpo, isto é, 400 N. Ou seja:

\begin{array}{l} 2 \cdot T_{y} = 400 \\ T_{y} = 200 (I) \end{array}

Mas a componente vertical da tração é:

\begin{array}{l} T_{y} = T \cdot s e n 45 ° \\ T_{y} = T \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \end{array}

Substituindo Ty na relação (I), temos:

\begin{array}{l} T \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 200 \\ T = \frac{400}{\sqrt{2}} \end{array}

Racionalizando:

\begin{array}{l} T = \frac{400 \sqrt{2}}{2} \\ T = 200 \sqrt{2} \end{array}

Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

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