Lista de exercícios de Física I com gabarito

1. Lista – Unidade VI, VII, VIII
Disciplina: Física Geral I
Prof.: Palmira Rizzo
Monitor: Guilherme Tres
1- Um homem empurra um bloco de 50 Kg. aplicando-lhe uma força inclinada de 600
em relação a horizontal. O coeficiente de atrito
cinético vale 0,2. O corpo se desloca em linha reta. O trabalho realizado pela força aplicada pelo homem vale 800 J, para um
deslocamento de 5 m. Calcule o módulo da força aplicada.
2- Um bloco de massa igual a 4,0 Kg. é puxado com velocidade constante através de uma distância d = 5 m. ao longo de um assoalho
por uma corda que exerce uma força constante de módulo F = 8 N formando um ângulo de 200
com a horizontal. Calcule: (a) O
trabalho realizado pela corda sobre o bloco; (b) O trabalho realizado pela força de atrito sobre o bloco; (c) O trabalho total realizado
sobre o bloco.
3- Um bloco de gelo de massa igual a 30 Kg. desliza sobre um plano inclinado de comprimento igual a 2,0 m. e de uma altura igual a
1,0 m.. Uma força age sobre o bloco para cima , paralelamente ao plano inclinado, de tal modo que ele desce com velocidade
constante. O coeficiente de atrito entre o gelo e o plano vale 0,10. Determine: (a) O módulo da força exercida pelo homem; (b) O
trabalho realizado pelo homem sobre o bloco; (c) O trabalho realizado pela força da gravidade; (d) O trabalho realizado pelo atrito
sobre o bloco; (e) O trabalho realizado pela força resultante sobre o bloco; (f) A variação da energia cinética.
4- Um caixote possui massa igual a 150 Kg.. O caixote é suspenso por uma corda de 12 m. de comprimento e a seguir deslocado
lateralmente de 1,2 m. em relação à vertical e mantido nesta posição. (a) Que força aplicada ao longo do arco é necessária para
manter o caixote nesta posição? (b) Realiza-se algum trabalho para mante-lo aí? (c) Realizou-se algum trabalho para desloca-lo? Em
caso afirmativo, qual o valor deste trabalho?
5- Uma corda é usada para baixar verticalmente um bloco de massa m até uma distância d com uma aceleração constante e igual a g/5.
Calcule o trabalho realizado pela tensão da corda sobre o bloco.
6- Uma moeda de 4,0 g. é pressionada contra uma mola vertical, comprimindo-a de 2,0 cm.. A constante elástica da mola vale 50 N/m.
Até que altura a moeda se elevará quando a mola for liberada?
7- Um homem de 75 Kg. salta de uma janela para uma rede de proteção a 10 m. abaixo. A rede sofre uma deformação de 2,0 m. e
lança-o de volta ao ar. Supondo que não ocorra dissipação de energia no processo, ache a energia potencial da rede distendida.
8- Para uma certa mola k = 2500 N/m. Um bloco de 4,9 Kg. cai sobre esta mola de uma altura h = 0,6 m.. despreze o atrito; ache a
deformação máxima produzida pela mola.
9- Certa mola peculiar não obedece á Lei de Hooke. A força que ela exerce quando distendida a uma distância x , têm módulo 52,8x +
38,4x2
no sentido oposto á elongação. (a) Calcule o trabalho total necessário para distender a mola de x = 0,5 m. a x = 1,00 m. (b)
Com uma das extremidades da mola fixa , uma partícula de massa 2,17 Kg., é presa á outra extremidade, quando ela está distendida
de x = 1,00 m. Se a partícula é, então, liberada do repouso, calcule sua velocidade no instante em que a mola volta a configuração
em que a extensão é x = 0,50m. (c) a força exercida pela mola é conservativa ou dissipativa? Explique.
10- Afirma-se que as grandes árvores podem evaporar até cerca de 900 Kg de massa de água por dia. (a) Supondo que a altura média em
que a água evapora é 8,0 m., qual é a energia mínima necessária para elevar a água até esta altura? (b) Qual a potência média
necessária para o processo descrito, sabendo que ele ocorre durante 12 horas por dia?
11- A energia cinética de um corpo de 5 Kg. de massa é igual a 1000 J. De que altura este corpo deveria cair para que sua energia
cinética atingisse este valor?
12- Um foguete de massa igual a 5 x 104
Kg. deve atingir uma velocidade de escape de 11,2 Km/s para que possa fugir a atração
terrestre. Qual deve ser a quantidade mínima de energia necessária para levar o foguete desde o repouso até esta velocidade?
13- Um próton partindo do repouso, é acelerado por um ciclotron até a velocidade de 2,0 x 107
m/s. Sabendo que um elétron-volt vale 1
eV = 1,6 x 10-19
J, calcule o trabalho em eV necessário para acelerar o próton até esta velocidade.
14- Um projetil de 50 g. possui velocidade inicial de 500 m/s. O projétil perfura um bloco de madeira e penetra 12 cm antes de parar.
Calcule a força média exercida pelo projétil sobre o bloco de madeira.
15- Um garoto chuta uma bola com uma velocidade inicial de 20 m/s.. Um goleiro no mesmo nível, agarra a bola quando a velocidade
se reduziu para 10 m/s. Calcule o trabalho realizado pela resistência do ar. A massa da bola vale 200 g.
16- Um corpo de 0,80 Kg. colocado sobre uma mesa horizontal é ligado a um fio que passa através de um orifício da mesa, no centro do
círculo ao longo do qual o corpo se move com velocidade constante. Se o raio do círculo vale 0,50 m. e se a velocidade vale 8,0
m/s., qual é a tração do fio? (b) Reduzindo-se o raio do fio para 0,30 m., a tração fica multiplicada por 4,0. Calcule o trabalho
realizado pelo fio durante a redução do raio.
17- Um helicóptero é usado para erguer do oceano um astronauta de massa igual a 70 Kg. até a altura de 17 m., numa direção vertical,
por meio de um cabo. A aceleração do astronauta vale g/8. (a) Calcule o trabalho realizado pelo helicóptero sobre o astronauta . (b)
Qual é o trabalho realizado pela força gravitacional sobre o astronauta?
18- Um pequeno bloco de massa m desliza ao longo de um trilho, sem atrito, como mostra a fig. 6.01 (a) Se ele sai do repouso em P,
qual a força resultante que atua nele, em Q ? (b) Que altura acima da parte horizontal do trilho, deve o bloco ser largado para que a
força que o trilho exerce sobre ele, no topo, seja igual ao seu peso?

2. 19- Um automóvel se desloca em linha reta com velocidade constante igual a 60 Km/h.. Calcule : (a) A variação da energia cinética em
100 m.;(b) O trabalho total da força resultante sobre o automóvel em 100 m.; (c) O trabalho da força motriz sabendo que durante 100
m. de percurso a força motriz vale 7000 N.
20- Um carro de montanha-russa com massa m inicia seu movimento no ponto A com velocidade vO , como mostra a figura 6.02.
Suponha que ele possa ser considerado como uma partícula e que permaneça sempre sobre o trilho. (a) Qual será a velocidade do
carro nos pontos B e C ? (b) Que desaceleração constante é necessária para dete-lo no ponto E, se, é no ponto D, o início do
freamento?
21- Experiências de difração de elétrons indicam que a distância entre o átomo de carbono, C, e o átomo de oxigênio, O, na molécula de
monóxido de carbono, CO, é igual a 1,13 x 10-10
m. Calcule a distância do átomo de carbono ao centro de massa da molécula de
CO.
22- Calcule a distância entre o centro da massa do sistema Terra-Lua e o centro da Lua. Use os dados do apêndice do livro.
23- Três partículas possuem as seguintes massas e coordenadas: 5,0 Kg, x = y = 1 cm; 3,0 Kg, x = 4 cm, y = 1 cm; 2 Kg, x = y = 2 cm..
Encontre a posição xCM e yCM desde sistema de partículas.
24- Na molécula de amônia ( NH3) os três átomos de hidrogênio (H) formam um triângulo equilátero, sendo de 1,628 x 10-10
m. a
distância entre os centro dos átomos de hidrogênio (H) . O átomo de nitrogênio (N) está no vértice de uma pirâmide da qual os três
átomos de hidrogênio constituem a base. (fig. 6.03). A distância entre os átomos de hidrogênio e o átomo de nitrogênio vale 1,014 x
10-10
m. Localize o centro de massa deste sistema em relação ao átomo de nitrogênio.
RESPOSTAS:
1 ) 320 N
2 ) (a) 37,58 J
(b) – 37,58 J
(c) zero
3 ) (a) 121,7 N
(b) – 243,4 J
(c) 294 N
(d) –51 N
(e) zero
(f) zero
4 ) (a) 147,13 N
(b) Sim
(c) 87,61 J
5 ) - 4mgd/5
6 ) 0,25 m
7 ) 8829 J
8 ) 0,15 m
9 ) (a) 31,8 J
(b) 5,8 m/s
(c) conservativa
10 ) (a) 7,06 x 104
J
(b) 1,6 W
Figura 6.01 – Problema 18
Q
R
5R
P
Figura 6.02 – Problema 20
ED
L
baa
H/2HH
A
V0
B
C
Figura 6.03 – Problema 24

3. 11 ) 20,4 m
12 ) 3,14 x 1012
J
13 ) 2,08 MeV
14 ) 5,2 x 104
N
15 ) – 30 J
16 ) (a) 102,4 N
(b)35,84 J
17 ) (a) 1,3 x 104
J
(b) – 1,16 x 104
J
18 ) (a) P ⋅ 651/2
19 ) (a) zero
(b) zero
(c) 7 x 105
J
20 ) (a) vB = vA = v0 ; vC = ghv2
0
+
(b) ( - 2gh + v0
2
)/ 2L
21 ) 6,45 x 10-11
m
22 ) 3,7 x 105
Km
23 ) xCM = 2,1 cm ; yCM = 1,2 cm
24 )yCM = 6,71 x 10-12
m.