P2 de Física 1 da UFRJ - 2022.1

1) Duas pequenas bolas, que podem ser consideradas como partículas, estão sobre uma superfície horizontal sem atrito. Inicialmente, para um referencial em repouso, a bola 1 de massa se movimenta com velocidade em um dado sistema de coordenadas. A bola de massa está inicialmente em repouso. Em um dado instante, observa-se que as duas bolas colidem.

De posse apenas dessas informações, qual das opções a seguir pode representar as velocidades e das bolas 1 e 2 após a colisão?

(a) e

(b) e

(c) e

(d) e

(e) e

2) A figura abaixo mostra o gráfico de uma força que varia com a posição de uma partícula. Considere que a força é a força resultante que atua sobre a partícula.

Ordene os trabalhos e realizados pela força nos deslocamentos , e , respectivamente; e os módulos , e das velocidades da partícula nas posições , e .

a) e

b) e

c) e

d) e

e) e

3) Uma partícula de massa está presa a um fio ideal de comprimento cuja outra extremidade está fixada ao teto. Largada do repouso, a partícula faz um ângulo com a vertical como indica a figura. O módulo da velocidade da partícula no momento que chega ao ponto mais baixo é:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

4) Considere o gráfico a seguir, onde a linha curva representa a energia potencial de uma partícula, que se movimenta em uma dimensão, e a linha reta, horizontal, a sua energia mecânica (ambas em Joules) em função da sua posição (em m).

Sejam as afirmativas abaixo:

1. O movimento da partícula possui dois pontos de retorno.
2. A partícula tem velocidade máxima em
3. A força que atua na partícula se anula nos pontos de interseção entre curvas de energia potencial e energia mecânica.

São VERDADEIRAS apenas:

(a) Todas

(b) e

(c)

(d)

(e)

5) Um canhão está preso em um carro que está sobre uma superfície plana e horizontal sem atrito. Inicialmente, o sistema se encontra em repouso e, em um determinado instante, o canhão dispara uma bala para a direita com velocidade horizontal de módulo , para um observador em repouso fora do carro. A bala é, então, capturada por uma armadilha que está firmemente presa ao carro. A figura ilustra tal situação.

Sabendo que a bala de canhão tem massa menor que o resto do sistema, o que podemos concluir sobre a velocidade do sistema após a bala ter sido capturada?

(a) , para a esquerda.

(b) , para a direita.

(c)

(d) , para a direita.

(e) , para a direita.

6) Uma partícula de massa colide com uma parede vertical fixa e lisa. A partícula incide com velocidade de módulo fazendo um ângulo com a parede e emerge também com velocidade de módulo fazendo um ângulo com a parede, como indica a figura.

Sobre essa situação, são realizadas as seguintes afirmativas:

1. Como a colisão é elástica, o impulso da parede sobre a partícula é nulo.
2. Considerando o sistema formado somente pela partícula, apenas a componente horizontal do momento linear se conserva na colisão.
3. A força média da parede sobre a partícula é horizontal.

São VERDADEIRAS apenas:

(a) III

(b) I

(c) Todas

(d) Nenhuma

(e) II

7) Uma partícula de massa colide com uma parede vertical fixa e lisa. A partícula incide com velocidade de módulo fazendo um ângulo com a parede e emerge também com velocidade de módulo fazendo um ângulo com a parede, como indica a figura.

Sobre essa situação, são realizadas as seguintes afirmativas:

1. Como a colisão é elástica, o impulso da parede sobre a partícula é nulo.
2. Considerando o sistema formado somente pela partícula, apenas a componente horizontal do momento linear se conserva na colisão.
3. A força média da parede sobre a partícula é horizontal.

São VERDADEIRAS apenas:

(a) III

(b) I

(c) Todas

(d) Nenhuma

(e) II

8) Um carro com tração nas quatro todas realiza uma curva plana circular e, durante todo o movimento, mantém o módulo de sua velocidade constante e não derrapa em nenhum momento. Considere que o atrito é igual nas quatro rodas. Sobre a força de atrito realizada pelo solo sobre uma das rodas do carro, é correto afirmar que:

(a) a força resultante sobre o carro é nula, já que sua velocidade é constante.

(b) é uma força de atrito estático responsável por impedir que o carro derrape, isto é, por impedir que o carro deslize lateralmente, saindo do traçado da curva.

(c) é uma força de atrito cinético perpendicular à trajetória do veículo

(d) é uma força de atrito estático que se opõe ao movimento do veículo sem alterar a sua velocidade

(e) é uma força de atrito cinético, já que o carro está em movimento com relação ao solo.

9) Um bloco de massa que se encontra encostado à extremidade livre de uma mola de constante elástica é impulsionado em direção a uma rampa inclinada de um ângulo após percorrer um trecho horizontal.

• Na situação , a mola está comprimida em e não existe atrito em nenhum dos dois trechos do percurso.
• Na situação , a mola está comprimida em e existe atrito apenas no trcho inclinado, cujos coeficientes estático e cinético são, respectivamente, e .

Sempre que necessário, considere a aceleração da gravidade no local.

1. Na situação qual a velocidade do bloco imediatamente após se desprender da mola?
2. Na situação , calcule a distância percorrida pelo bloco na rampa até atingir o repouso. Expresse sua resposta em termos de e .
3. Na situação , represente o diagrama de forças que atuam no bloco quando ele está subindo na rampa inclinada.
4. Na situação encontre , onde é a distância percorrida pelo bloco na rampa até atingir o repouso. Calcule qual deve ser o valor da compressão para que