PF de Física 1 da UFRJ - 2015.1

Considere as afirmativas abaixo:

(I) Em uma colisão inelástica, o momento linear do sistema nunca é conservado.

(II) A velocidade do centro de massa de um sistema de partículas é sempre constante.

(III) Forças internas nunca alteram o momento linear total de um sistema de partículas.

(IV) O momento linear e o momento angular de um sistema de partículas sempre se conservam sob a ação de um par de forças externas de mesmo módulo, direção e sentidos opostos.

São verdadeiras apenas as afirmativas:

(a) I

(b) III

(c) II e IV

(d) II e III

(e) III e IV

Uma chapa retangular é colocada para girar com velocidade angular constante de duas maneiras diferentes, 1 e 2, como indicado na figura. Nos dois casos os eixos de rotação passam pelos seus centros de massa. As relações entre os módulos dos momentos angulares e , e entre as energias cinéticas de rotação e nas duas situações são

(a) e

(b) e

(c) e

(d) e

(e) e

Considere dois blocos de mesma massa que podem deslizar sobre uma superfície horizontal, sem atrito. Um deles está preso a uma mola ideal de constante elástica , inicialmente relaxada, como mostrado na figura. Num referencial inercial, a velocidade inicial do bloco solto tem módulo e aponta para a esquerda, e o bloco preso à mola está em repouso. Qual o valor da compressão máxima da mola?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Dois blocos de massas e estão em contato entre si, com o bloco sobre o bloco . Um fio ideal ligado ao bloco tem sua outra extremidade presa em um suporte vertical fixo. O bloco encontra-se inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito, e num dado instante é puxado por uma forca horizontal constante, como mostra a figura. A força tem módulo suficiente para deslocar o bloco . Sabe-se que existe atrito entre as superfícies de contato entre os blocos, cujo coeficiente de atrito cinético é .

Considere que: o fio permanece esticado durante todo o tempo; a resistência do ar é desprezível; a gravidade tem módulo conhecido.

a) Faça o diagrama das forças que atuam sobre os blocos e separadamente;

b) Determine a aceleração com que o bloco se move e o módulo da tração que age no fio preso ao bloco ;

c) Determine o módulo da força resultante que o bloco exerce sobre o bloco .

Um fio ideal se encontra enrolado em torno de um cilindro maciço de massa e raio e não desliza sobre o cilindro. O cilindro gira com atrito desprezível em torno de um eixo horizontal fixo, sendo seu momento de inércia em relação a esse eixo. O fio passa por uma polia de massa desprezível. A outra extremidade do fio está amarrada a uma bola de borracha de massa , de raio desprezível, que se encontra inicialmente em repouso a uma altura do solo, como mostra a figura.

Considere que: os fios são ideais; os fios permanecem esticados durante todo o tempo; a resistência do ar é desprezível; a gravidade tem módulo conhecido.

Supondo que o fio se encontre inicialmente esticado e a bola colida elasticamente com o solo, determine:

a) o módulo da velocidade com que a bola colide com o solo;

b) o módulo da tensão no fio no instante imediatamente anterior à colisão da bola;

Uma partícula que se move ao longo do eixo está na posição no instante inicial. A figura mostra a velocidade da partícula em função do tempo. As três áreas em cinza que aparecem na figura possuem o mesmo valor . Entre os instantes de tempo mostrados na figura, a posição da partícula é limitada por

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Uma partícula de massa é abandonada de uma altura em relação ao solo. Após se chocar com o solo, a partícula é ricocheteada de volta, e alcança a altura máxima , com . O módulo do impulso aplicado pelo solo na partícula foi de

(a)

(b)

(c)

(d)

Quatro partículas idênticas descrevem movimentos circulares concêntricos, em um plano horizontal, e estão conectadas entre si através de fios ideais do mesmo tipo, conforme a figura. Aumenta-se a frequência angular da rotação gradativamente. Nestas condições, o fio que se arrebenta primeiro é o de número

(a) 1

(b) 2

(c) 3

(d) 4

(e) 1, 2, 3 e o 4 simultaneamente

Duas partículas, cada uma de massa , separadas por uma distância interagem com força gravitacional de módulo . Duas outras partículas, cada uma de massa , separadas por uma distância interagem com força gravitacional de módulo:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Uma partícula desloca-se em um determinado trajeto e sua velocidade em função do tempo é descrita de acordo com o gráfico apresentado na figura. Considere os instantes , e . Os trabalhos realizados pela força resultante sobre a partícula entre e , , e entre e , , são dados por

(a) e

(b) e

(c) e

(d) e

(e) e