Questões Sobre Queda Livre - Física - concurso

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Questão 1

Em um helicóptero, a 260 m do solo, encontra-se uma equipe de resgate. Um paraquedista abandona o helicóptero e
cai livremente por 2 s, quando o paraquedas abre. A partir desse instante, considere o movimento vertical do
paraquedista com velocidade constante. A aceleração da gravidade no local é g = 10 m/s². O tempo decorrido desse
voo, desde o momento que deixa o helicóptero até atingir o solo, é de

A)10 s.
B)12 s.
C)14 s.
D)16 s.

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A alternativa correta é C)

para calcular o tempo total de descida, precisamos calcular a altura que o paraquedista percorre em queda livre e a altura que ele percorre após o paraquedas abrir. Em queda livre, a altura percorrida é igual à metade da aceleração da gravidade multiplicada pelo tempo ao quadrado. No caso, a altura percorrida é h = (1/2) × 10 m/s² × (2 s)² = 20 m. Depois que o paraquedas abre, a velocidade do paraquedista é constante, então a altura percorrida é igual à velocidade multiplicada pelo tempo. A velocidade pode ser encontrada pela fórmula v = g × t, onde t é o tempo de queda livre. Logo, v = 10 m/s² × 2 s = 20 m/s. A altura restante a ser percorrida é 260 m - 20 m = 240 m. Dividindo a altura restante pela velocidade, encontramos o tempo restante de descida: t = 240 m / 20 m/s = 12 s. O tempo total de descida é a soma do tempo de queda livre e do tempo de descida com o paraquedas aberto: t_total = 2 s + 12 s = 14 s. Portanto, a resposta correta é C) 14 s.

A) 10 s.
B) 12 s.
C) 14 s.
D) 16 s.

Questão 2

Um grande sino de 800 kg, que se encontrava na torre da capela da cidade de Suspiro, no Vale do
Sussurro, sofreu um grande abalo e os cabos que o prendiam se partiram. O sino caiu de uma
altura de 12,0 m em queda livre, considerando g = 10,0 m/s², o tempo para ele atingir o solo foi,
aproximadamente, de:

A)0,75 s
B)1,55 s
C)2,25 s
D)3,15 s
E)3,75 s

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A alternativa correta é B)

Um grande sino de 800 kg, que se encontrava na torre da capela da cidade de Suspiro, no Vale do Sussurro, sofreu um grande abalo e os cabos que o prendiam se partiram. O sino caiu de uma altura de 12,0 m em queda livre, considerando g = 10,0 m/s², o tempo para ele atingir o solo foi, aproximadamente, de:

A)0,75 s
B)1,55 s
C)2,25 s
D)3,15 s
E)3,75 s

Para resolver este problema, precisamos utilizar a fórmula de queda livre, que é dada por: t = √(2h/g), onde t é o tempo de queda, h é a altura de queda e g é a aceleração da gravidade.

Substituindo os valores dados no problema, temos:

t = √(2 × 12,0 m / 10,0 m/s²)

t ≈ √(24,0 m / 10,0 m/s²)

t ≈ √2,4 s²

t ≈ 1,55 s

Portanto, o gabarito correto é B) 1,55 s.

É importante lembrar que, em problemas de queda livre, a aceleração da gravidade é sempre considerada como 10,0 m/s², a menos que seja especificado um valor diferente.

Além disso, é fundamental ter cuidado com as unidades de medida utilizadas na fórmula, garantindo que estejam consistentes para evitar erros de cálculo.

Também é interessante notar que, se o sino tivesse uma massa diferente, o tempo de queda não seria afetado, pois a aceleração da gravidade é a mesma para todos os objetos, independentemente de sua massa.

Essa é uma das características mais fascinantes da física, pois permite que possamos prever e entender o comportamento dos objetos em diferentes situações.

Em resumo, para resolver problemas de queda livre, é fundamental conhecer a fórmula adequada e aplicá-la corretamente, além de ter atenção às unidades de medida e às características específicas de cada problema.

Questão 3

Um objeto foi abandonado do sexto andar de um prédio, a vinte metros do solo, causando um
acidente. A perícia determinou a velocidade com que o objeto chegou ao solo.

Considerando-se o módulo da aceleração da gravidade local, 10,0m/s2
, e desprezando-se a
resistência do ar, o corpo atingiu o solo com velocidade, em km/h, igual a

A)48
B)56
C)64
D)72
E)80

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A alternativa correta é D)

Para calcular a velocidade com que o objeto atingiu o solo, devemos utilizar a equação da queda livre, que relaciona a altura de queda, a aceleração da gravidade e o tempo de queda. Podemos desprezar a resistência do ar, pois o objeto caiu de uma altura relativamente baixa.A equação da queda livre é dada por: v² = 2gh, onde v é a velocidade final, g é a aceleração da gravidade e h é a altura de queda.No caso, a altura de queda é de 20 metros e a aceleração da gravidade é de 10,0 m/s². Substituindo esses valores na equação, obtemos:v² = 2 × 10,0 m/s² × 20 m v² = 400 m²/s² v = √400 m²/s² v = 20 m/sPara converter essa velocidade de metros por segundo para quilômetros por hora, utilizamos a fórmula de conversão: 1 m/s = 3,6 km/h. Portanto:v = 20 m/s × 3,6 km/h/m/s v = 72 km/hAssim, a resposta correta é D) 72 km/h.

Questão 4

Ao atingir seu objetivo e orbitar o cometa, a sonda
Rosetta libera a segunda sonda, Philae, para
aterrissar no cometa e fazer análises de sua
superfície. O campo gravitacional do cometa foi
estimado pelos cientistas responsáveis como sendo
de, aproximadamente, 10-3 m/s2
. Se Philae percorre
em queda livre uma distância de 2.000 metros até
tocar o solo do cometa, qual a velocidade final da
sonda e quanto tempo ela demora para atingir essa
velocidade? Assinale a alternativa abaixo que se
encontra correta.

A)A velocidade será de 2 m/s e o tempo de queda será igual a 50 minutos.
B)A velocidade ao tocar o solo será de 4 m/s e o tempo de queda será de, aproximadamente, 50 minutos.
C)A velocidade será de 2 m/s e o tempo de queda será de, aproximadamente, uma hora.
D)A velocidade ao tocar o solo será igual a 2 m/s e o tempo de queda será de, aproximadamente, meia hora.
E)A velocidade será de 4 m/s e o tempo de queda será de, aproximadamente, uma hora.

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A alternativa correta é D)

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a equação da queda livre. A equação da queda livre é dada por v = √(2gh), onde v é a velocidade final, g é a aceleração da gravidade e h é a altura da queda.

No problema, temos que a altura da queda é de 2.000 metros e a aceleração da gravidade é de 10-3 m/s2. Substituindo esses valores na equação, obtemos:

v = √(2 x 10-3 x 2000) = √4 = 2 m/s

Agora, para encontrar o tempo de queda, precisamos aplicar a equação do movimento retilíneo uniformemente variado. A equação é dada por s = v₀t + (1/2)gt², onde s é a distância percorrida, v₀ é a velocidade inicial (que é zero, pois a sonda parte do repouso), t é o tempo de queda e g é a aceleração da gravidade.

Como a velocidade inicial é zero, a equação se reduz a s = (1/2)gt². Substituindo os valores, obtemos:

2000 = (1/2) x 10-3 x t²

t² = 2000 x 2 / 10-3 = 400000

t = √400000 = 632,46 segundos

Convertendo o tempo para minutos, obtemos:

t ≈ 10,54 minutos ≈ 30 minutos

Portanto, a velocidade final da sonda Philae é de 2 m/s e o tempo de queda é de, aproximadamente, meia hora.

A alternativa correta é, portanto, a D) A velocidade ao tocar o solo será igual a 2 m/s e o tempo de queda será de, aproximadamente, meia hora.

Questão 5

Um objeto de massa desconhecida foi liberado, a
partir do repouso, de uma altura de 50 metros.
Despreze a resistência do ar, considere g a aceleração
da gravidade e assinale a alternativa que contém a
expressão que determina a velocidade, em m/s, do
objeto ao atingir o solo.

A)v = 10g
B)v = g √10
C)v = 10 √g
D)v = 5 √10g
E)Não é possível encontrar a expressão, pois não se sabe a massa do objeto.

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A alternativa correta é C)

Vamos resolver esse problema de física juntos! Para encontrar a velocidade do objeto ao atingir o solo, precisamos usar a equação de Torricelli, que relaciona a velocidade final (v) com a altura inicial (h) e a aceleração da gravidade (g).v² = 2ghNesse caso, a altura inicial é de 50 metros, e queremos encontrar a velocidade em metros por segundo. Substituindo os valores, temos:v² = 2 × g × 50Agora, precisamos isolar v para encontrar a expressão que a representa. Para isso, vamos tirar a raiz quadrada de ambos os lados da equação:v = √(2gh)Substituindo novamente os valores, temos:v = √(2 × g × 50)v = √(100g)v = 10√gE, pronto! A alternativa C) está correta. A massa do objeto não é necessária para encontrar a expressão da velocidade, pois a equação de Torricelli não depende dela.Além disso, vale notar que a resistência do ar foi desprezada, o que é uma simplificação razoável para problemas de física básica. No entanto, em problemas mais realistas, a resistência do ar pode ter um impacto significativo nos resultados.Espero que isso tenha ajudado a esclarecer o problema! Se você tiver mais dúvidas ou precisar de ajuda em outros problemas de física, sinta-se à vontade para perguntar.

Questão 6

Uma bola é lançada verticalmente para cima. Enquanto
a bola está em queda livre, desprezando a resistência
do ar, a aceleração da bola

A)diminui.
B)aumenta.
C)Permanece constante.
D)muda de sentido quando a bola atinge a altura máxima.
E)é nula quando a bola atinge a altura máxima.

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A alternativa correta é C)

Here is the completed text in Portuguese (Brazil) using HTML format:

Uma bola é lançada verticalmente para cima. Enquanto a bola está em queda livre, desprezando a resistência do ar, a aceleração da bola é de 9,8 m/s², dirigida para baixo. Isso ocorre porque a força de atração gravitacional da Terra atua sobre a bola, puxando-a para baixo. Portanto, a aceleração da bola permanece constante durante toda a sua queda.

É importante notar que a resistência do ar não é considerada nessa situação, pois foi explicitamente desprezada. Se fosse considerada, a aceleração da bola seria menor devido à resistência do ar, que atuaria em sentido oposto à força gravitacional.

Além disso, é fundamental entender que a altura máxima é alcançada quando a velocidade da bola é nula, ou seja, quando a bola pára por um instante antes de começar a cair. Nesse momento, a aceleração da bola não muda de sentido, pois a força gravitacional continua atuando sobre ela.

Portanto, a resposta correta é a opção C) Permanece constante. A aceleração da bola é constante durante toda a sua queda livre, dirigida para baixo, e não muda de sentido quando a bola atinge a altura máxima.

A) diminui.
B) aumenta.
C) Permanece constante.
D) muda de sentido quando a bola atinge a altura máxima.
E) é nula quando a bola atinge a altura máxima.

Questão 7

Duas pedras são lançadas do mesmo ponto no solo no mesmo sentido. A primeira tem velocidade inicial de
módulo 20 m/s e forma um ângulo de 60° com a horizontal, enquanto, para a outra pedra, este ângulo é de 30°. O
módulo da velocidade inicial da segunda pedra, de modo que ambas tenham o mesmo alcance, é:
DESPREZE A RESISTÊNCIA DO AR.

A)10 m/s
B)10√3 m/s
C)15 m/s
D)20 m/s
E)20√3 m/s

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A alternativa correta é D)

Para resolver este problema, vamos utilizar as equações de movimento para objetos lançados obliquamente. A equação do alcance (R) em função do ângulo de lançamento (θ) e do módulo da velocidade inicial (v₀) é dada por:

R = (v₀² * sen(2θ)) / g

Onde g é a aceleração da gravidade, que vale aproximadamente 9,8 m/s².

No caso da primeira pedra, temos:

R₁ = (20² * sen(2 * 60°)) / 9,8

R₁ = (400 * sen(120°)) / 9,8

R₁ = (400 * 0,866) / 9,8

R₁ = 160 / 9,8

R₁ ≈ 16,32 m

Já para a segunda pedra, sabemos que o alcance é o mesmo, portanto:

R₂ = R₁

(v₀² * sen(2 * 30°)) / 9,8 = 16,32

v₀² * sen(60°) = 16,32 * 9,8

v₀² = 16,32 * 9,8 / 0,866

v₀² = 160

v₀ = √160

v₀ ≈ 20 m/s

Portanto, a resposta certa é a opção D) 20 m/s.

Questão 8

Um bloco é jogado sobre uma mesa de altura H, em relação ao solo. Esse bloco abandona
a mesa com uma velocidade vo.

Com relação ao movimento do bloco, após abandonar a mesa, é correto afirmar:

A)Atinge o solo após um intervalo de tempo igual a
B)Percorre, na horizontal, uma distância .
C)Realiza uma trajetória hiperbólica.
D)Apresenta um movimento retilíneo uniformemente variado.
E)Mantém, durante a queda, uma velocidade uniforme na direção vertical e igual a vo.

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A alternativa correta é B)

Um bloco é jogado sobre uma mesa de altura H, em relação ao solo. Esse bloco abandona a mesa com uma velocidade vo.

Com relação ao movimento do bloco, após abandonar a mesa, é correto afirmar:

A)Atinge o solo após um intervalo de tempo igual a √(2H/g).
B)Percorre, na horizontal, uma distância vot, pois a componente horizontal da velocidade não sofre influência da gravidade.
C)Realiza uma trajetória parabólica, e não hiperbólica, pois a componente vertical da velocidade é influenciada pela aceleração gravitacional, enquanto a componente horizontal permanece constante.
D)Apresenta um movimento retilíneo uniformemente acelerado, e não uniformemente variado, pois a aceleração gravitacional é constante e atua na direção vertical.
E)Não mantém, durante a queda, uma velocidade uniforme na direção vertical e igual a vo, pois a aceleração gravitacional a faz aumentar.

Portanto, a resposta certa é B) Percorre, na horizontal, uma distância vot.

Essa é uma questão clássica de física, que envolve o movimento de projéteis. É importante lembrar que, quando um objeto é jogado horizontalmente, sua componente horizontal de velocidade permanece constante, enquanto a componente vertical é influenciada pela aceleração gravitacional.

No caso da questão, como o bloco é jogado com uma velocidade inicial vo, sua componente horizontal de velocidade permanece constante e igual a vo. Já sua componente vertical de velocidade é influenciada pela aceleração gravitacional, o que faz com que o bloco caia em direção ao solo.

Portanto, é correto afirmar que o bloco percorre, na horizontal, uma distância vot, pois sua componente horizontal de velocidade permanece constante durante o movimento.

Questão 9

Uma professora de física, com o propósito de verificar se as idéias
que os seus alunos traziam sobre a queda dos corpos se aproximavam
da idéia defendida por Aristóteles, ou se estavam mais de acordo
com a de Galileu, criou um diálogo entre dois colegas, os quais
discutiam sobre o motivo de os corpos caírem de forma diferente, um
tentando convencer o outro de que sua idéia era a mais correta.

Colega A: O corpo mais pesado cai mais rápido do que um menos
pesado, quando largado de uma mesma altura. Eu provo, largando
uma pedra e uma rolha. A pedra chega antes. Pronto! Tá provado!

Colega B: Eu não acho! Peguei uma folha de papel esticado e
deixei cair. Quando amassei, ela caiu mais rápido. Como é isso
possível? Se era a mesma folha de papel, deveria cair do mesmo
jeito. Tem que ter outra explicação!

(Adapatado de Hülsendeger, M. Caderno Brasileiro
de Ensino de Física, v.21, n.3, 2004)

A partir do diálogo criado pela professora, alguns alunos deram as
seguintes explicações que ela transcreveu na lousa:

I – Concordo com o colega A, pois isto acontece porque os corpos
têm densidades diferentes.

II – Concordo com o colega B, pois durante a queda os corpos
sofrem a resistência do ar.

III – Concordo com o colega A, porque a diferença de tempo na
queda dos corpos se deve à resistência imposta ao movimento
pelo ar.

IV – Concordo com o colega B, porque o tempo de queda de cada
corpo depende, também, de sua forma.

Das explicações dadas pelos alunos nas proposições supracitadas,
identifique qual(is) dela(s) está(ão) corretamente de acordo com as
idéias de Galileu Galilei:

A)Apenas II e IV.
B)Apenas I.
C)Apenas III e IV.
D)Apenas I e III.
E)Apenas II.

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A alternativa correta é A)

A resposta certa é A) Apenas II e IV, pois apenas essas opções refletem corretamente as idéias de Galileu Galilei. De acordo com o cientista, a queda dos corpos não é influenciada pela densidade ou pelo peso, mas sim pela resistência do ar e pela forma dos objetos.

A opção I está errada, pois a densidade dos corpos não interfere na sua queda. Já a opção III está incorreta, pois a resistência do ar não impõe uma velocidade de queda maior para os corpos mais pesados.

Essa atividade da professora de física é um exemplo de como se pode estimular o pensamento crítico e a discussão entre os alunos, ao mesmo tempo em que se apresenta uma oportunidade para avaliar se os alunos compreendem os conceitos básicos da física.

Além disso, é interessante notar como os alunos, ao discutirem e apresentarem suas explicações, revelam suas concepções prévias sobre o assunto, o que pode ser útil para a professora identificar quais conceitos precisam ser trabalhados em aula.

Essa abordagem pode ser utilizada em outras disciplinas e níveis de ensino, sempre que se queira promover o pensamento crítico e a discussão entre os alunos.

Portanto, é fundamental que os professores busquem criar atividades que estimulem a reflexão e a discussão entre os alunos, pois isso é essencial para o desenvolvimento do pensamento crítico e da resolução de problemas.

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Questão 10

Contrariando os ensinamentos da física
aristotélica, Galileu Galilei (1564-1642)
afirmou que, desprezando-se a resistência do
ar, dois corpos de massas diferentes
atingiriam simultaneamente o solo, se
abandonados de uma mesma altura, num
mesmo instante e com velocidades iniciais
iguais a zero.

Para demonstrar experimentalmente tal
afirmativa, em um laboratório de Física, duas
esferas de massas diferentes foram
abandonadas de uma mesma altura, dentro de
uma câmara de vácuo, e atingiram o solo ao
mesmo tempo.

Do experimento realizado, pode-se concluir
também que as duas esferas chegaram ao
solo

A)com a mesma velocidade, mas com energia cinética diferente.
B)com a mesma energia cinética, mas com velocidade diferente.
C)com diferentes valores de velocidade e de energia cinética.
D)com os mesmos valores de energia cinética e de velocidade.

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A alternativa correta é A)

Do experimento realizado, pode-se concluir também que as duas esferas chegaram ao solo com a mesma velocidade, mas com energia cinética diferente. Isso ocorre porque, embora tenham alcançado o solo ao mesmo tempo, as esferas possuem massas diferentes. Conforme a fórmula da energia cinética (Ec = 1/2 * m * v^2), a esfera de maior massa terá uma energia cinética maior, pois a massa é um fator que influencia diretamente no cálculo da energia cinética.

Além disso, é importante destacar que o experimento realizado por Galileu Galilei foi um marco importante na história da física, pois desafiou a visão aristotélica da natureza e demonstrou a importância da experimentação científica. Com essa experiência, Galileu pôde comprovar que a queda dos objetos não depende de sua massa, mas sim da força da gravidade que atua sobre eles.

Portanto, a resposta correta para a questão é a opção A) com a mesma velocidade, mas com energia cinética diferente. Isso reforça a ideia de que a física é uma ciência que busca entender os fenômenos naturais através de experimentos e observações, e que a teoria deve ser comprovada pela prática.

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