PF de Física 1 da UFRJ - 2017.1

Uma bola de tênis tem o módulo da velocidade de para baixo imediatamente antes de bater no chão. Ao atingir o solo a bola quica e abandona o chão com velocidade escalar de para cima. Qual das afirmações abaixo a respeito desta situação é verdadeira?

1. O chão não produz nenhum impulso sobre a bola durante a colisão.
2. A energia cinética da bola foi alterada pela colisão.
3. A energia potencial gravitacional da bola foi alterada pela colisão.
4. O momento linear da bola foi alterado pela colisão.

Um projétil é lançado, da superfície da Terra, com uma velocidade, de módulo conhecido e que faz um ângulo com a direção horizontal. Qual a afirmativa correta?

1. O projétil atinge o solo com velocidade .
2. No ponto de altura máxima, a velocidade do projétil é nula.
3. Durante todo o trajeto até atingir o solo ele sofre a mesma aceleração.
4. Durante todo o trajeto até atingir o solo ele possui velocidade de mesmo módulo.
5. No ponto de altura máxima, a aceleração do projétil é nula.

Um bloco é abandonado do repouso e cai sobre uma mola ideal. Considere o movimento entre o instante em que o bloco é abandonado e aquele em que a mola atinge seu ponto de compressão máxima, antes de o bloco ser arremessado de volta para cima. Sobre as variações das energias cinética , potencial gravitacional e potencial elástica da mola é correto afirmar que:

Um cilindro de raio e massa é puxado por uma força horizontal de módulo em uma superfície também horizontal, por onde rola, sem deslizar. Sabendo que os coeficientes de atrito estático e cinético entre o cilindro e a superfície são, respectivamente, e ,

qual o trabalho realizado pela força de atrito em uma volta completa do cilindro?

Uma pessoa está na extremidade de um pequeno barco, que flutua nas águas calmas de uma lagoa. Despreze o atrito entre o barco e a lagoa. Inicialmente estão todos em repouso. Para um observador em repouso, às margens da lagoa, quando a pessoa caminha para a outra extremidade do barco é correto afirmar que:

1. Enquanto a pessoa caminha, ela e o barco se deslocam, em sentidos opostos.
2. A pessoa permanece em repouso enquanto o barco se movimenta.
3. Há movimento da posição do centro de massa do sistema pessoa-barco apenas enquanto a pessoa se desloca.
4. Após a pessoa chegar do lado oposto do barco, o barco passa a se mover no mesmo sentido em que a pessoa caminhou.
5. O barco permanece em repouso enquanto a pessoa se move.

Dois pequenos discos, de massas e , se deslocam sobre uma mesa horizontal de coeficiente de atrito cinético com os discos . Inicialmente os discos possuem velocidades em direções perpendiculares cujos módulos são desconhecidos. Em um certo instante os discos colidem e passam a se deslocar juntos. Após a colisão o sistema se movimenta em uma direção que faz um ângulo com o eixo conforme a figura. Além disso observa-se que o sistema entra em repouso após percorrer uma distância d desde o ponto onde ocorreu a colisão. Desprezando efeitos de rotação de cada disco, determine:

(a) O trabalho realizado pela força de atrito entre o instante da colisão e aquele em que os discos entram em repouso.

Dois pequenos discos, de massas e , se deslocam sobre uma mesa horizontal de coeficiente de atrito cinético com os discos . Inicialmente os discos possuem velocidades em direções perpendiculares cujos módulos são desconhecidos. Em um certo instante os discos colidem e passam a se deslocar juntos. Após a colisão o sistema se movimenta em uma direção que faz um ângulo com o eixo conforme a figura. Além disso observa-se que o sistema entra em repouso após percorrer uma distância desde o ponto onde ocorreu a colisão. Desprezando efeitos de rotação de cada disco, determine:

(b) Os vetores velocidade de cada disco no instante imediatamente anterior à colisão ocorrer.

(c) O vetor velocidade do centro de massa do sistema formado pelos discos no instante imediatamente anterior à colisão ocorrer.

Um objeto é lançado a partir do solo, verticalmente para cima, com velocidade de módulo , e a partir daí segue o movimento de projétil até atingir o solo de volta. Escolhendo o eixo como vertical, com sentido positivo para cima, o gráfico que representa a componente da velocidade do projétil em função do tempo até ele atingir o solo é:

Considere o gráfico da energia potencial associada à única força que atua sobre a partícula, em função da posição no movimento unidimensional de uma partícula de massa .

Considere também que a partícula possui energia mecânica indicada no gráfico. Qual a única correta das afirmativas abaixo:

1. Por ser um ponto de equilíbiro, a velocidade da partícula nesse ponto é nula.
2. Se em um dado instante a partícula estiver em uma posição , ela nunca atingirá a posição .
3. Se a partícula está na posição , a força sobre ela será nula.
4. Se a partícula está na posição , a força sobre ela aponta no sentido positivo do eixo .
5. Se em um dado instante a partícula estiver em uma posição , ela nunca atingirá a posição .

A figura abaixo representa um disco homogêneo e uniforme, de espessura desprezível, e raio R. O disco gira no sentido horário em torno do seu eixo de simetria, com velocidade angular constante de módulo , e cai sob a ação do campo gravitacional próximo à superfície da Terra, mantendo-se sempre num mesmo plano vertical.

Sabendo-se que a aceleração do centro de massa do disco é igual a , a aceleração da gravidade, pode-se concluir que o módulo da aceleração do ponto P localizado na borda do disco, mostrado na figura, é:

Um astronauta está ligado a uma nave no espaço através de uma corda de de comprimento, que está completamente estendida inicialmente. Sem querer, ele aciona o seu dispositivo de propulsão, adquirindo uma velocidade tangencial de módulo e passando a descrever um movimento circular uniforme. Para tentar retornar à nave, ele começa a puxar a corda lentamente de maneira que a velocidade radial pode ser desconsiderada. Considere que, por ter uma massa muito maior que a do astronauta, a nave não se move e que a massa do astronauta com seu equipamento é de .

(a) Qual a velocidade tangencial do astronauta quando está a uma distância de da nave.

(b) Qual a força que o astronauta deve fazer sobre a corda para se manter a essa distância de da nave?

(c) Ao tentar se aproximar mais da nave, a corda não suporta a tensão e se rompe. Qual será o movimento seguido pelo astronauta após o rompimento da corda? Circular uniforme, retilíneo uniforme ou retilíneo uniformemente variado?