Segundo 2013: maio 2013

Exercícios Resultante Centrípeta - Passaporte Prova de Física

1. Um avião de brinquedo é posto para girar num plano horizontal preso a um fio de comprimento 4,0m. Sabe-se que o fio suporta uma força de tração horizontal máxima de valor 20N. Sabendo-se que a massa do avião é 0,8kg, a máxima velocidade que pode ter o avião, sem que ocorra o rompimento do fio, é

a) 10 m/s

b) 8 m/s

c) 5 m/s

d) 12 m/s

e) 16 m/s

2. Uma atração muito popular nos circos é o "Globo da Morte", que consiste numa gaiola de forma esférica no interior da qual se movimenta uma pessoa pilotando uma motocicleta. Considere um globo de raio R = 3,6m.

a) Faça um diagrama das forças que atuam sobre a motocicleta nos pontos A, B, C e D indicados na figura adiante, sem incluir as forças de atrito. Para efeitos práticos, considere o conjunto piloto + motocicleta como sendo um ponto material.

b) Qual a velocidade mínima que a motocicleta deve ter no ponto C para não perder o contato com o interior do globo?

3. Um carrinho é largado do alto de uma montanha russa, conforme a figura.

Ele se movimenta, sem atrito e sem soltar-se dos A trilhos, até atingir o plano horizontal. Sabe-se que os raios de curvatura da pista em A e B são iguais. Considere as seguintes afirmações:

I . No ponto A, a resultante das forças que agem sobre o carrinho é dirigida para baixo.

lI. A intensidade da força centrípeta que age sobre o carrinho é maior em A do que em B.

lII. No ponto B, o peso do carrinho é maior do que a intensidade da força normal que o trilho exerce sobre ele.

Está correto apenas o que se afirma

a) I

b) II

c) III

d) I e II

e) II e III

4. Um automóvel de 1720 kg entra em uma curva de raio r = 200m, a 108km/h. Sabendo que o coeficiente de atrito entre os pneus do automóvel e a rodovia é igual a 0,3, considere as afirmações:

I - O automóvel está a uma velocidade segura para fazer a curva.

II - O automóvel irá derrapar radialmente para fora da curva.

III - A força centrípeta do automóvel excede a força de atrito.

IV - A força de atrito é o produto da força normal do automóvel e o coeficiente de atrito.

Baseado nas afirmações acima, responda

a) Apenas I está correta.

b) As afirmativas I e IV estão corretas.

c) Apenas II e III estão corretas.

d) Estão corretas I, III e IV.

e) Estão corretas II, III e IV.

5. Um garoto gira sobre a sua cabeça, na horizontal, uma pedra de massa m=500g, presa a um fio de 1m de comprimento. Desprezando-se a massa do fio, qual é a força que traciona o fio quando a velocidade da pedra é v=10m/s?

a) F = 2500 N

b) F = 5000 N

c) F = 25 N

d) F = 50 N

e) F =100N

6. Um avião descreve, em seu movimento, uma trajetória circular, no plano vertical (loop), de raio R = 40 m, apresentando no ponto mais baixo de sua trajetória uma velocidade de 144km/h.

Sabendo-se que o piloto do avião tem massa de 70 kg, a força de reação normal, aplicada pelo banco sobre o piloto, no ponto mais baixo, tem intensidade

a) 36 988 N

b) 36 288 N

c) 3 500 N

d) 2 800 N

e) 700 N

7. No modelo clássico do átomo de hidrogênio, do físico dinamarquês Niels Bohr, um elétron gira em torno de um próton com uma velocidade constante de 2 × 10⁶ m/s e em uma órbita circular de raio igual a 5 × 10^-11 m. Se o elétron

possui massa 9 × 10^-31 kg, a força centrípeta sobre ele é de

a) 7,2 × 10^-14 N.

b) 3,6 × 10^-14 N.

c) 8,0 × 10^-10 N.

d) 7,2 × 10^-8 N.

e) 3,6 × 10^-8 N.

8. Um automóvel percorre uma curva circular e horizontal de raio 50 m a 54 km/h. Adote g = 10 m/s². O mínimo coeficiente de atrito estático entre o asfalto e os pneus que permite a esse automóvel fazer a curva sem derrapar é

a) 0,25

b) 0,27

c) 0,45

d) 0,50

e) 0,54

A figura representa em plano vertical um trecho dos trilhos de uma montanha russa na qual um carrinho está prestes a realizar uma curva. Despreze atritos, considere a massa total dos ocupantes e do carrinho igual a 500 kg e a máxima velocidade com que o carrinho consegue realizar a curva sem perder contato com os trilhos igual a 36 km/h. O raio da curva, considerada circular, é, em metros, igual a

a) 3,6

b) 18

c) 1,0

d) 6,0

e) 10

10. Um automóvel de massa 800 kg, dirigido por um motorista de massa igual a 60 kg, passa pela parte mais baixa de uma depressão de raio = 20 m com velocidade escalar de 72 km/h. Nesse momento, a intensidade da força de reação que a pista aplica no veículo é: (Adote g = 10m/s²).

11. Num trecho retilíneo de uma pista de automobilismo há uma lombada cujo raio de curvatura é de 50 m. Um carro passa pelo ponto mais alto da elevação com velocidade v, de forma que a interação entre o veículo e o solo (peso aparente) é mg neste ponto. Adote g = 10 m/s². 5

Nestas condições, em m/s, o valor de v é

a) 10

b) 20

c) 30

d) 40

e) 50

TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES:

Vendedores aproveitam-se da morosidade do trânsito para vender amendoins, mantidos sempre aquecidos em uma bandeja perfurada encaixada no topo de um balde de alumínio; dentro do balde, uma lata de leite em pó, vazada por cortes laterais, contém carvão em brasa (figura 1). Quando o carvão está por se acabar, nova quantidade é reposta. A lata de leite é enganchada a uma haste de metal (figura 2) e o conjunto é girado vigorosamente sob um plano vertical por alguns segundos (figura 3), reavivando a chama.

Dados:

π = 3,1

g = 10 m/s²

12.

Mantendo o movimento circular de raio 80 cm, a menor velocidade que a lata deve possuir no ponto mais alto de sua trajetória para que o carvão não caia da lata é, em m/s,

a) raiz de 2

b) 2

c) 2 raízes de 2

d) 4

e) 4 raízes de 2

13. No momento em que o braseiro atinge o ponto mais baixo de sua trajetória, considerando que ele descreve um movimento no sentido anti-horário e que a trajetória é percorrida com velocidade constante, dos vetores indicados, aquele que mais se aproxima da direção e sentido da força resultante sobre a lata é