P2 de Física 1 da USP - 2017

Um corpo de massa move-se na direção positiva do eixo x com velocidade inicial . Uma explosão interna de curta duração divide o corpo em três pedaços. Imediatamente após a explosão, um dos fragmentos, com massa , afasta-se do local da explosão com velocidade ao longo do eixo y positivo. Um segundo fragmento, com massa , tem velocidade de módulo na direção x negativa.

1. Determine a velocidade do terceiro fragmento. Escreva sua expressão em termos dos vetores unitários nas direções x e y. Calcule seu módulo.
2. Calcule a quantidade de energia liberada na explosão.

Uma partícula de massa está sujeita a um potencial , onde é dado em metros e em Joules, representado graficamente na figura.

1. Determine a força F(x) atuando na partícula e represente-a graficamente.
2. Identifique os pontos de equilíbrio e classifique-os (estável ou instável).
3. Em , a partícula é abandonada a partir do repouso. Em que direção e sentido a partícula passará a se mover? Qual é o módulo da força que atua nela neste ponto?
4. Para a condição inicial do item (c), em que ponto a velocidade da partícula será máxima e qual será o seu valor?
5. Para a condição inicial do item (c), quais serão, aproximadamente, os valores máximo e mínimo de para essa partícula?

Um caminhão-tanque cheio de água, de massa total , utilizado para limpar ruas com um jato de água, trafega por uma via horizontal, com coeficiente de atrito cinético . Ao atingir uma velocidade , o motorista coloca a marcha no ponto morto e liga o jato de água, que é enviada para trás com velocidade relativa ao caminhão, com uma vazão de litros por segundo. A velocidade do caminhão depois de um tempo é:

Um bloco de massa encontra-se em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito, preso a um suporte rígido, por uma mola de constante , conforme ilustrado abaixo. Uma bala de massa e velocidade atinge o bloco e permanece dentro do bloco.

Determine, em termos de , a amplitude do movimento harmônico simples resultante é:

Se a potência fornecida por um motor de um veículo for constante, e pudermos desprezar perdas por forças externas, como é a dependência temporal da velocidade do veículo partindo do repouso?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Em uma colisão elástica bidimensional, vimos que o módulo do momento final do corpo incidente depende do ângulo de espalhamento da partícula, da razão entre as massas e do momento inicial da partícula incidente . No referencial em que a partícula 2 está inicialmente em repouso, esta relação é dada por

Quando as massas entre as partículas são próximas, qual o valor máximo do ângulo de espalhamento da partícula 1, , e o valor máximo do módulo do momento da partícula 2, nesta condição?