P-SUB de Física 1 da USP - 2015

Um pêndulo simples é formado por uma partícula de massa ligada a uma corda de comprimento de massa desprezível. Ele está preso num ponto de suspensão O, inicialmente em sua posição vertical e é deslocado de um ângulo , de onde passa a executar um movimento oscilatório. Podemos afirmar que:

a) O vetor aceleração do sistema é constante, uma vez que as forças atuantes possuem módulo constantes.

b) O torque produzido pela força peso calculado a partir do ponto O no instante em que a partícula atinge a posição angular é dado por e é perpendicular ao plano de oscilação do pêndulo.

c) Adotando como referência a posição vertical da partícula (q = 0), sua energia potencial máxima é dada por ).

d) O movimento da partícula possui momento angular constante e perpendicular ao plano da folha.

e) Todas as alternativas acima estão corretas.

Um objeto de massa igual a 2 kg apoiado em uma superfície horizontal sem atrito está preso a uma mola de massa desprezível que não obedece á Lei de Hooke. Ao ser comprimida ou esticada de uma posição x (em relação à sua posição de equilíbrio), a mola exerce uma força restauradora , onde k = 60 N/m e b = 18N/m². O objeto é puxado para a direita (na direção de x positivo), esticando a mola até uma distância de e a seguir é liberado. A energia mecânica E do objeto é dada por

a) E = 39 J

b) E = 78 J

c) E = 36 J

d) E = 18 J

e) E = 72 J

Na figura abaixo, temos dois cilindros 1 e 2 que se movem puxados por uma força . Os dois cilindros são idênticos, e seus centros estão ligados por uma corda ideal. Os rolamentos são sem deslizamento. Podemos afirmar que:

a) A força de atrito sobre o cilindro 1 está no mesma direção e sentido da força , e a força de atrito sobre o cilindro 2 está na mesma direção e sentido oposto a esta força.

b) As forças de atrito sobre os cilindros 1 e 2 estão na mesma direção e mesmo sentido da força .

c) A força de atrito sobre o cilindro 1 está na mesma direção e sentido oposto ao da força , e a força de atrito sobre o cilindro 2 está na mesma direção e mesmo sentido desta força.

d) As forças de atrito sobre os cilindros 1 e 2 estão na mesma direção e mesmo sentido, oposto ao da força .

e) N.D.A.

Uma porta, de largura 0,8 m e momento de inércia (em relação ao eixo das dobradiças) de 4 kg.m², está em repouso e aberta fazendo um ângulo de 90° em relação à parede. Um projétil de massa 5 g é disparado com velocidade de 300 m/s perpendicularmente à porta (a massa do projétil em relação a porta pode ser desprezada). Após o choque, o projétil fica encravado na beirada da porta. Qual é o intervalo de tempo entre o choque do projétil

com a porta e o instante em que a porta se fecha (encosta nos batentes da parede)?

a)

b)

c)

d)

e)

Um bloco inicialmente em repouso explode em dois pedaços que entram em regiões com atrito onde terminam parando. O primeiro pedaço possui massa de 2 kg se move para a esquerda até parar após percorrer uma distância de 0, 15 m. O segundo pedaço se move para a direita e pára após percorrer uma distância de 0, 25 m. Sabendo que os coeficientes de atrito nas duas regiões são iguais, a massa total do bloco vale aproximadamente:

a) M = 4, 6 kg

b) M = 2, 3 kg

c) M = 3, 5 kg

d) M = 4, 0 kg

e) M = 1, 7 kg

Uma lata vazia de altura , raio e massa , com tampa, parte do repouso e rola sem escorregar por um plano inclinado de angulo e comprimento . Considere conhecido que o momento de inércia de um disco de massa e raio em relação à um eixo perpendicular que passa pelo seu centro é .

a)Qual é o momento de inércia da lata, , em relação ao seu eixo de simetria? O resultado deve ser dado como função de . Considere a lata como sendo um cilindro com duas tampas, com densidade superficial homogênea.

b) Calcule a força de atrito sobre a lata em termos de ;

c) Calcule a aceleração do centro de massa e a aceleração angular da lata;

d) Calcule velocidade angular da lata ao chegar ao final da rampa;

e) Qual o trabalho realizado pela força de atrito? Justifique.

Um bloco de massa é solto em repouso do alto de um plano inclinado de ângulo em relação ao plano horizontal, com coeficiente de atrito cinético . Depois de percorrer uma distância ao longo do plano, o bloco colide com uma mola de constante elástica , de massa desprezível, que se encontrava relaxada.

1. Marque as forças atuantes sobre o bloco no momento da compressão. Calcule o trabalho realizado por cada uma das forças atuantes no problema desde o alto do plano até compressão máxima sofrida pela mola. Ache também o trabalho realizado pela força resultante.
2. Ache a compressão sofrida pela mola para , , , e .
3. Qual é a energia dissipada pelo atrito durante o trajeto máximo do bloco desde o alto do plano até compressão máxima sofrida pela mola?
4. Após a compressão, a partícula retorna à sua posição de equilíbrio e liberta-se da mola, subindo ao longo do plano inclinado. Até que altura ela sobe?