P2 de Física 1 da UFRJ - 2018.1

Dois objetos constituem um sistema isolado. Em uma colisão elástica entre os dois objetos, qual das seguintes afirmações pode ser falsa?

(a) A energia cinética de cada objeto é a mesma antes e depois da colisão.

(b) Os módulos das forças exercidas durante a colisão por cada objeto no outro são iguais entre si.

(c) O momento linear do sistema é o mesmo antes e depois da colisão.

(d) A energia cinética total do sistema é conservada.

(e) O módulo do impulso que o objeto A faz no B é igual ao que o B faz no A.

Um sistema é constituído por duas partículas de massas e , ligadas por uma mola ideal, sobre uma mesa horizontal sem atrito. Em um determinado instante, o sistema está em repouso, com a mola distendida e uma força externa constante começa a ser exercida sobre a partícula de massa , na situação mostrada na figura a seguir.

Que tipo de movimento o centro de massa do sistema formado pelas partículas e pela mola descreve?

(a) Movimento retilíneo uniformemente acelerado.

(b) Movimento retilíneo uniforme.

(c) Movimento circular uniforme.

(d) Movimento circular uniformemente acelerado.

(e) O centro de massa vai oscilar em torno da distância média entre as partículas.

(f) A trajetória será uma parábola.

Um satélite artificial encontra-se em uma órbita circular de raio em torno da Terra quando ativa seus motores e passa a uma órbita, também circular, de raio (). É correto afirmar que:

(a) A energia potencial associada à força gravitacional que a Terra exerce sobre o satélite aumenta na mudança de órbita.

(b) O trabalho realizado pela força gravitacional que a Terra exerce sobre o satélite é nulo na mudança de órbita.

(c) A energia cinética do satélite permanece inalterada na mudança de órbita.

(d) A energia mecânica do satélite permanece constante na mudança de órbita.

(e) A força gravitacinal que a Terra exerce sobre o satélite realiza trabalho positivo na mudança de órbita.

Um bloco de massa encontra-se no chão, preso a uma mola, que tem sua outra extremidade presa a uma parede vertical. O bloco é liberado quando a mola encontra-se distendida e segue um movimento horizontal. Sabendo que não há atrito entre o bloco e o chão, sobre o movimento do bloco é correto afirmar que:

(a) A velocidade do bloco é nula quando a aceleração é máxima.

(b) A velocidade do bloco nunca é nula.

(c) A aceleração do bloco nunca é nula.

(d) A velocidade e aceleração do bloco se anulam nos mesmos instantes.

(e) A velocidade do bloco é máxima nos pontos de inversão do movimento do bloco.

(f) A velocidade do bloco é nula no ponto em que a mola está no seu comprimento natural.

Foi feito um experimento com um pêndulo simples, consistindo de uma massa , presa na extremidade de um fio ideal, que tem sua outra extremidade presa ao teto. Foi construído a partir desse experimento um gráfico da energia cinética, , em função do tempo , mostrado abaixo.

Considere a aceleração da gravidade como sendo . Qual a variação na altura do pêndulo durante o movimento?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Uma pequena esfera se desloca sobre uma mesa horizontal lisa quando colide com uma parede, conforme figura a seguir.

Sabe-se que os módulos das velocidades da esfera antes e depois da colisão são iguais e que esses vetores velocidade fazem o mesmo ângulo com a direção normal à parede . Qual dos vetores numerados na figura que melhor representa a força que a parede exerce sobre a esfera?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

Considere um pêndulo simples formado por uma pequena esfera de massa presa a um fio ideal de comprimento , que é abandonado da posição horizontal. Desconsiderando a resistência do ar é correto afirmar sobre o movimento do pêndulo que:

(a) A força resultante sobre a esfera não tem módulo constante.

(b) A força resultante que atua sobre a esfera aponta sempre na direção do fio.

(c) A esfera descreve um movimento circular uniforme.

(d) Quando a esfera passa pela posição de menor altura, o módulo da tração é igual ao do peso.

(e) A força peso que atua sobre a esfera varia ao longo de sua trajetória.

(f) A força resultante que atua sobre a esfera aponta sempre na direção tangente à trajetória.

Uma partícula se movimenta em uma dimensão sob a influência de uma força resultante conservativa, cuja energia potencial está mostrada na figura.

Sabendo que a energia mecânica da partícula é e que inicialmente ela se encontra na posição , é correto afirmar que:

(a) Ela nunca passa pela posição .

(b) é um ponto de equilíbrio estável pois nele a força resultante sobre a partícula é nula.

(c) é um ponto de retorno pois nele a energia cinética é nula.

(d) A energia cinética da partícula é mínima em .

(e) é um ponto de equilíbrio instável pois nele a energia cinética é nula.

(f) A energia cinética da partícula é máxima em .

Uma partícula de massa desloca-se sobre uma mesa horizontal, sem atrito, com velocidade . Num certo instante ela se desintegra espontaneamente em três fragmentos de massas , e com velocidades , e , com na mesma direção e sentido oposto a e perpendicular a e como mostrado na figura abaixo. O módulo da velocidade do fragmento de massa é . Em termos dos dados do problema, e , e utilizando o sistema de eixos da figura determine:

a) Os vetores velocidade e .

b) Os vetores velocidade dos fragmentos em relação ao referencial do centro de massa do sistema.

Um sistema formado por dois blocos de mesma massa , presos por uma mola de constante elástica e massa desprezível, encontra-se incialmente em repouso, apoiado sobre o chão conforme a situação () da figura abaixo.

a) Em relação a seu comprimento natural, de quanto a mola está comprimida quando o sistema se encontra em equilíbrio [na situação ()]? A resposta deve ser dada em termos de , e .

b) Faça um diagrama das forças que atuam em cada um dos blocos na situação do item anterior.

c) Um agente externo empurra o bloco de cima, fazendo com que este abaixe de uma distância adicional em relação a posição de equilíbrio, conforme mostrado na situação (). Em seguida, o bloco de cima é liberado. Qual a altura máxima , em relação à posição de equilíbrio, atingida pelo bloco de cima, supondo que o bloco de baixo não perde contato com o solo [situação () da figura]? A resposta deve ser dada em termos de , , e .

d) Qual o valor máximo de para que o bloco de baixo nunca perca contato com o chão? A resposta deve ser dada em termos de , e .