P2 de Física 1 da USP - 2015

A figura mostra uma bola de massa rolando sem deslizamento numa trajetória espiral descendente no interior de um cone oco e numa região de campo gravitacional uniforme . O trabalho realizado pela força de contato da parede sobre a bola é:

(a) zero.

(b) depende da aceleração gravitacional local e da massa da bola.

(c) depende da forma da trajetória espiral

(d) positivo.

(e) negativo.

A figura mostra a trajetória reta de uma partícula de massa no plano com velocidade constante . É INCORRETO afirmar sobre o movimento que:

(a) o momento angular em relação a qualquer ponto do plano é constante.

(b) o momento angular em relação à origem é nulo.

(c) o momento angular em relação ao ponto de interseção da trajetória com o eixo é nulo.

(d) o torque total sobre a partícula é nulo.

(e) a força resultante sobre a partícula é nula.

A figura mostra dois caminhos ( e ) ao longo dos quais uma partícula é levada da origem até o ponto . Nessa região há uma força . Pode-se dizer do trabalho realizado por :

(a) que depende da massa da partícula.

(b) que é maior ao longo do caminho .

(c) que ao longo de e são iguais numericamente à área do triângulo delimitado pelos 2 caminhos.

(d) que é igual para os dois caminhos.

(e) que é maior ao longo do caminho .

Dois veículos espaciais em órbita estão acoplados e viajam a . A massa de um deles é de e a do outro . Para separá-los, é detonada entre os dois uma pequena carga explosiva que comunica uma energia cinética de ao conjunto dos dois veículos, medida em relação ao centro de massa do sistema. A velocidade relativa de afastamento um do outro é:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Uma bola 1 de raio desprezível e massa encontra-se suspensa na extremidade de um fio inextensível, de massa desprezível e comprimento . Ela é atingida por uma bola 2,também de raio desprezível, de massa que desloca-se com velocidade , sobre uma canaleta horizontal, cuja extremidade encontra-se na posição da bola 1, como ilustrado na figura. A colisão é elástica.

(a) Determine os vetores velocidade das bolas imediatamente após a colisão.

(b) Determine o vetor velocidade da bola 1 no topo da trajetória.

(c) Calcule a tensão no fio quando a bola 1 está no topo da trajetória.

(d) Calcule o vetor momento angular do sistema em relação ao ponto de suspensão da bola 1 antes e imediatamente após a colisão.

Uma partícula de massa executa um movimento unidimensional e possui energia potencial cuja dependência com a coordenada é onde a e b são constantes positivas.

(a) Encontre a expressão da força que atua sobre a partícula como função da posição;

(b) Faça esboços das funções energia potencial e força como funções da posição da partícula.

(c) Encontre a(s) posição(ões) de equilíbrio da partícula sob a ação dessa força e classifique-o(s) de acordo com a estabilidade;

(d) Determine qual(ais) o(s) intervalo(s) de energia mecânica para o(s) qual(is) uma partícula sujeita a essa força possui movimento numa região limitada da reta.

(e) Determine qual(ais) o(s) intervalo(s) de energia mecânica para o(s) qual(is) uma partícula sujeita a essa força pode ser encontrada a distâncias arbitrariamente grandes da origem.

O gráfico abaixo mostra a velocidade de um foguete livre no espaço como função da razão entre a massa inicial do foguete e a sua massa num instante qualquer. Dentre as alternativas abaixo, qual a melhor estimativa para a velocidade dos gases de exaustão quando medida em relação ao próprio foguete?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)