Questões Sobre Movimento Uniforme - Física - 1º ano do ensino médio

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11) Suponha que um grande espelho foi fixado na superfície da Lua, para que se pudessem realizar experimentos para medir a distância entre a Terra e a Lua. Foi emitido, então, um feixe de laser da Terra, que é captado após 2,56 segundos. Baseado nessa medida, desconsiderando os movimentos da Terra e da Lua e usando C = 300.000 km/s, a distância entre o nosso planeta e o seu satélite natural é

A) 768.000 km.
B) 384.000 km.
C) 192.000 km.
D) 300.000 km.

A alternativa correta é letra B

Supondo que este feixe saia radialmente da Terra e incida perpendicularmente à superfície da Lua, temos que sua luz percorre uma distância 2D, correspondente ao movimento de ida e volta do raio luminoso, onde D é a distância Terra-Lua, percorrida num tempo T = 2,56 s.
Podemos então escrever, utilizando a própria definição de velocidade média:

C = \frac{2 D}{T} \Rightarrow 300 000 k m / s = \frac{2 D}{2, 56 s} \Rightarrow D = \frac{300 000 . 2, 56}{2} k m = 384 000 k m

Alternativa B.

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12) A denominada Zona Econômica Exclusiva (ZEE), cuja responsabilidade de vigilância e segurança é da Marinha Brasileira, estende-se até as 200 milhas marítimas. Suponha que uma embarcação suspeita entre irregularmente na ZEE dirigindo-se ao continente. No exato momento em que essa embarcação passa pelo ponto A, com uma velocidade constante de 10 nós, uma embarcação da Marinha Brasileira dirige-se até ela, com uma velocidade de 30 nós, passando pelo ponto B, localizado sobre a linha de base. Considerando que as embarcações percorrem a trajetória retilínea, que é mostrada na figura e desprezando quaisquer tipos de resistências, podemos afirmar que o encontro se dá em

A) 200 minutos.
B) 400 minutos.
C) 10 horas.
D) 5 horas.
E) 1 hora.

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A alternativa correta é letra D

Para o resolver a questão devemos fazer o seguinte. Primeiro, vamos colocar o nosso sistema de coordenadas em algum ponto, para definir os dados para o resolver o problema. Só por conveniência, vamos colocar a nossa origem no ponto B. Agora, se você está no ponto B, olhando para o ponto A, o que você está vendo? O que você vê é o barco invasor a 200 milhas se aproximando a 10 milhas/hora, e vai ver o barco da marinha, se afastando a 30 milhas/hora rumo a B. Por conveniência novamente, vamos denotar a aproximação com o sinal de menos, e o distanciamento com o mais.
Ou seja,

d_barcoinvasor = (-10 milhas/hora)t + 200 milhas

Note, que como ele começa a 200 milhas da origem, foi somado o 200.

d_barcomarinha = (30 milhas/hora)t

O nosso interesse é em quando a distância percorrida em relação a origem é a mesma, ou seja, d_barcoinvasor = d_barcomarinha

(-10 milhas/hora)t + 200 milhas = (30 milhas/hora)t
(40 milhas/hora)t = 200 milhas => t = 5 horas

A resposta correta é a D)

13) São Paulo é palco da XIII Maratona Internacional

No dia três de junho de 2007, foi disputada a XIII Maratona Internacional de São Paulo, prova que em seus 42.195 m de percurso, reuniu, nessa edição, 10.500 participantes. Nessa prova, os primeiros a largar foram os cadeirantes, depois a elite feminina, a seguir a elite masculina e, por fim, a categoria geral.
Considere que num determinado momento dessa prova, a primeira colocada feminina (F) esteja correndo a 16 km/h e esteja 4.000 m à frente do primeiro atleta masculino (M), que está a 18 km/h. Veja, ainda, na figura, que nesse momento, F está a 16.000m da linha de chegada.

Considerando que as velocidades de M e F mantenham-se constantes, pode-se afirmar que:

A) F atingirá a linha de chegada 400 s antes de M.
B) M atingirá a linha de chegada 400 s antes de F.
C) F e M atingirão juntos a linha de chegada.
D) quando F atingir a linha de chegada, M estará 400 m atrás dela.
E) quando M atingir a linha de chegada, F estará 400 m atrás dele.

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A alternativa correta é letra A

Para a resolução desta questão, é necessário encontrar o tempo gasto para os corredores terminarem o percurso. Primeiramente, vamos transformar as unidades de velocidade de km/h para m/s. Para isso deve-se dividir as velocidades por 3,6:

v_{f} = 16 km / h \times \frac{1}{3, 6} = \frac{16}{3, 6} m / s

v_{m} = 18 km / h \times \frac{1}{3, 6} = 5 m / s

Utilizando a formula da velocidade constante pode-se calcular o tempo gasto de F e M para completarem a prova.

v = \frac{Δs}{Δt} \Rightarrow Δt = \frac{Δs}{v}

Δt = \frac{Δs}{v_{f}} = \frac{16.000}{\frac{16}{3, 6}} = 3.600 s

Δt = \frac{Δs}{v_{m}} = \frac{20.000}{5} = 4.000 s

Logo, vemos que F chega 400 s antes de M. Portanto, a resposta correta é a alternativa A.

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14) A instalação de turbinas eólicas é conveniente em locais cuja velocidade média anual dos ventos seja superior a 3,6 m/s. O movimento do ar em um parque eólico foi monitorado observando o deslocamento de partículas suspensas durante intervalos de tempos de duração irregular.

A partir de uma trajetória de origem convenientemente definida e supondo que o ar se movimente com aceleração nula, das funções apresentadas, aquela que pode ser associada ao deslocamento do ar nessa região é

A) s = 20 – 5 . t.
B) s = – 5 + 15 . t.
C) s = 10 – 25 . t.
D) s = – 20 + 5 . t.
E) s = 15 – 30 . t.

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A alternativa correta é letra A

A velocidade das partículas, em todos os experimentos foi:

v = \frac{- 175}{35} = \frac{- 90}{18} = \frac{- 135}{27} = - 5 m / s

A informação de deslocamento e intervalos de tempo não nos diz nada sobre a origem do sistema de coordenadas, mas apenas o sentido e a intensidade do movimento.

Sendo assim, a origem é arbitrária.

De fato, apenas a alternativa a) apresenta a equação horária dos espaços com a velocidade com módulo e sinal corretos.

15) Um piso plano é revestido de hexágonos regulares congruentes cujo lado mede 10 cm. Na ilustração de parte desse piso, T, M e F são vértices comuns a três hexágonos e representam os pontos nos quais se encontram, respectivamente, um torrão de açúcar, uma mosca e uma formiga.

Ao perceber o açúcar, os dois insetos partem no mesmo instante, com velocidades constantes, para alcançá-lo. Admita que a mosca leve 10 segundos para atingir o ponto T. Despreze o espaçamento entre os hexágonos e as dimensões dos animais. A menor velocidade, em centímetros por segundo, necessária para que a formiga chegue ao ponto T no mesmo instante em que a mosca, é igual a:

A) 3,5.
B) 5,0.
C) 5,5.
D) 7,0.

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A alternativa correta é letra D

Para que a velocidade da formiga seja mínima, ela deverá percorrer a menor distância possível entre os pontos F e T, que é o segmento de reta FT. Sabendo que a distância de um vértice diametralmente oposto a outro no hexágono regular congruente de lado 10 cm , é de 20 cm, obtemos que :

\begin{array}{l} \bar{T M} = 30 c m \\ \bar{M F} = 50 c m \\ T \hat{M} F = 120 ° \end{array}

Pela lei dos cossenos podemos calcular o valor de TF :

\begin{array}{l} \bar{T F} ² = \bar{T M} ² + \bar{M F} ² - 2 \bar{T M} . \bar{T F} . \cos T \hat{M} F \\ \bar{T F} ² = 30 ² + 50 ² - 2.30.50 . \cos 120 ° \\ \bar{T F} = 70 c m \end{array}

Portanto, para que a formiga chegue ao ponto T no mesmo instante que a mosca, ela deverá percorrer 70 cm em 10 s . Logo,

V = \frac{Δ S}{Δ t} = \frac{\bar{T F}}{Δ t} = \frac{70}{10} = 7 c m / s

Alternativa D.

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16) O submarino navegava com velocidade constante, nivelado a 150 m de profundidade, quando seu capitão decide levar lentamente a embarcação à tona, sem contudo abandonar o movimento à frente. Comunica a intenção ao timoneiro, que procede ao esvaziamento dos tanques de lastro, controlando-os de tal modo que a velocidade de subida da nave fosse constante.

Se a velocidade horizontal antes da manobra era de 18,0 km/h e foi mantida, supondo que a subida tenha se dado com velocidade constante de 0,9 km/h, o deslocamento horizontal que a nave realizou, do momento em que o timoneiro iniciou a operação até o instante em que a nau chegou à superfície foi, em m, de

A) 4 800.
B) 3 000.
C) 2 500.
D) 1 600.
E) 1 200.

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A alternativa correta é letra B

Para resolvermos a questão, precisamos simplesmente escrever as equações para o movimento retilíneo uniforme nas direções vertical e horizontal:

\begin{array}{l} s_{x} = v_{x} . t \Rightarrow 18 . t \\ s_{y} = v_{y} . t = 0, 9 . t \end{array}

De acordo com o enunciado, o submarino se desloca 150 metros (0,15 km) na direção vertical até estar completamente na superfície. Assim, teremos:

0, 15 = 0, 9 . t

Como o tempo é igual para ambos os movimentos, podemos isolá-lo e após, substituí-lo na equação para o movimento em Y:

\begin{array}{l} 0, 15 = 0, 9 . \frac{S_{y}}{18} \\ s_{y} = \frac{18.0, 15}{0, 9} = 3 K m \end{array}

Assim, o submarido deslocar-se-á 3000 metros na horizontal até aingir a superfície.

Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

17) Um automóvel e um ônibus trafegam em uma estrada plana, mantendo velocidades constantes em torno de 100km/h e 75km/h, respectivamente. Os dois veículos passam lado a lado em um posto de pedágio. Quarenta minutos (2/3 de hor

Um automóvel e um ônibus trafegam em uma estrada plana, mantendo velocidades constantes em torno de 100km/h e 75km/h, respectivamente. Os dois veículos passam lado a lado em um posto de pedágio. Quarenta minutos (2/3 de hor

A) depois, nessa mesma estrada, o motorista do ônibus vê o automóvel ultrapassá-lo. Ele supõe, então, que o automóvel deve ter realizado, nesse período, uma parada com duração aproximada de:

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A alternativa correta é letra C

Para sabermos o tempo de parada do automóvel, devemos calcular a distância percorrida por ele e pelo ônibus.

A distância do automóvel em 40 minutos:

Sa=Va.t=100.2/3=66,7km.

Distância do ônibus:

Sb=Vb.t=75.2/3=50 km

Sa-Sb=16,7 km

que representa a distância que o automóvel tem de folga para alcançar o caminhão em 40 minutos. Concluímos então:

t = (Sa-Sb)/Va = 16,7/100 = 10 minutos

Logo, a resposta correta é a letra C.

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18) Um automóvel, partindo do repouso, adquiriu uma velocidade constante após percorrer 500 m. Sabendo que o espaço total percorrido foi de 2600 m e que a duração do movimento uniforme foi de cinco minutos, então sua velocidade no trecho de movimento uniforme foi:

A) 5 m/s
B) 7 m/s
C) 9 m/s
D) 11 m/s
E) 12 m/s

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A alternativa correta é letra B

O automóvel ao ter velocidade constante percorreu X= 2600-500=2100 m. O intervalo de tempo gasto foi de 5 min = 5.60=300 s. Logo, sua velocidade será :

\begin{array}{l} V = \frac{2100}{300} = 7 m / s \\ A l t e r n a t i v a B . \end{array}

19) Para testar o seu equipamento de som, um artista dá um toque no microfone ligado a uma caixa de som localizada a 330 m de distância, em um local em que a velocidade do som é 330 m/s. Pode-se afirmar que o intervalo de tempo entre o toque do artista no microfone e o instante em que o artista ouve o barulho do toque reproduzido pela caixa é, aproximadamente, de

A) 1,0 s, independentemente de o microfone ter ou não fio.
B) 1,5 s, independentemente de o microfone ter ou não fio.
C) 2,0 s, independentemente de o microfone ter ou não fio.
D) 2,0 s com microfone sem fio e 1,0 s com microfone com fio.
E) 2,0 s com microfone sem fio e um valor entre 1,0 s e 2,0 s com microfone com fio.

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A alternativa correta é letra A

Como a sala tem exatamente 330m e a caixa está do lado oposto ao artista, o som, com sua velocidade de 330m/s, demoraria 1s para percorrer o caminho da caixa de som ao artista.

O microfone ter fio ou não em nada influencia nesse tempo, pois o sinal vai para a caixa imediatamente ao toque do artista.

Portanto, a resposta correta é a alternativa A.

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20) Uma extensa ponte de concreto tem pequenos intervalos a cada 50 metros para permitir a dilatação. Quando um carro passa por um desses intervalos, o motorista ouve um som “track-track” produzido pela passagem das quatro rodas por esses espaços. A velocidade máxima sobre a ponte é de 90 km/h. A essa velocidade, o número de “track-tracks” que o motorista ouvirá, devido à passagem de seu carro por esses intervalos, é

Uma extensa ponte de concreto tem pequenos intervalos a cada 50 metros para permitir a dilatação. Quando um carro passa por um desses intervalos, o motorista ouve um som “track-track” produzido pela passagem das quatro rodas por esses espaços. A velocidade máxima sobre a ponte é de 90 km/h. A essa velocidade, o número de “track-tracks” que o motorista ouvirá, devido à passagem de seu carro por esses intervalos, é

A) um a cada 3 segundos.
B) um a cada 2 segundos.
C) um a cada segundo.
D) dois a cada segundo.
E) três a cada segundo.

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A alternativa correta é letra B

A questão exige o conceito de velocidade média em um movimento retilíneo uniforme. Sabemos que a velocidade média é dada por:

v = \frac{Δ s}{Δ t}

Do enunciado, sabe-se que a velocidade máxima sobre a ponte, segundo a qual o automóvel se move, é de 90 km/h, que equivale a 90/3,6 = 25 m/s, e que o espaço entre cada intervalo na ponte é de 50 m. Sendo assim, o tempo necessário para que o carro percorra a distância de um intervalo a outro é dado por:

\begin{array}{l} 25 = \frac{50}{Δ t} \\ Δ t = \frac{50}{25} \\ Δ t = 2 s \end{array}

O motorista do carro ouvirá um "track-track" a cada intervalo de tempo necessário para percorrer a distância entre dois intervalos na ponte. Logo, poderá ser ouvido um "track-track" a cada dois segundos, o que remete à alternativa B.

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