Questões de Concurso sobre Cinemática

Nas aulas de física, Caio notou que existe uma relação interessante entre a grandeza tempo e a grandeza velocidade. Ele percebeu que para percorrer um determinado percurso, à medida que a velocidade aumenta, o tempo gasto diminui, ou seja, essas grandezas são diretamente proporcionais.

Pesa-se um bloco de 20kg dentro de um elevador que está se movendo verticalmente, em relação à Terra, com aceleração constante, como mostra a figura.

O dinamômetro indica 250N. Considere g = 10m/s².

Nesse caso, é correto afirmar que o elevador, em relação à Terra, está

Caso um carro com 1.500 kg mova-se em uma trajetória circular com raio de 50 m a uma velocidade de 30 m/s, ele terá uma quantidade de movimento angular, em relação à origem, de 3,6 × 10⁵ kg ∙ m² ∙ s⁻¹.

Um objeto de massa m constante move-se num movimento unidimensional numa dada direção sobre uma linha reta sujeito a uma força resultante $\overrightarrow{F}$ . A força é sempre paralela à direção do movimento, e sempre no mesmo sentido que ele. O objeto, em t=0 s, tem velocidade v₀ = 1,0 m/s. A intensidade da força, como função do tempo 𝒕, é dada por F = 2t + 8t³ + 𝝅 cos $\left(\begin{array}{c}\frac{\pi t}{2}\end{array}\right)$ em que 𝑭 é dada em N, e 𝒕 em s. Sabendo-se que a massa do objeto vale m = 1,0 kg, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da intensidade v da velocidade do objeto para o instante t = 1 s.

Dois ciclistas, Carlos e Antônio, passam por um juiz localizado em um ponto da estrada. Carlos está se movendo com velocidade escalar constante igual a 30 km/h, e Antônio, nas mesmas condições que Carlos, move-se a 45 km/h. O juiz observa que Antônio passa por ele cinco segundos após a passagem de Carlos. Assinale a alternativa que apresenta corretamente a posição, após o juiz, em que Antônio alcança Carlos.

Um trem está se movendo, uniformemente acelerado, sobre trilhos retilíneos e horizontais. Suspensa por um fio ideal ao teto de um dos vagões há uma pequena esfera de aço. Verifica-se que é possível abandonar a esfera numa posição, na qual o fio forma um ângulo θ com a vertical, como ilustra a figura, e ela permanecer em repouso em relação ao vagão.

Seja g o valor da aceleração da gravidade no local. Nesse caso, o módulo da aceleração do trem é

O tempo gasto pelo trem para percorrer a distância L é igual ao tempo gasto no movimento de subida e decida da bola.

A torre Fallturm Bremen na universidade de Bremen na Alemanha (https://www.zarm.unibremen.de/en/drop-tower/generalinformation.html), parte do Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM) é um laboratório para a realização de experimentos em microgravidade. O tubo de queda tem diâmetro de 3,5 m, e o tempo de queda é de 4,7 s.

Torre de queda Fallturm Bremen. (a e b) câmera e container de

desaceleração. Acta Astronautica V.59, p. 278 (2006).

As cápsulas têm 0,8 m de diâmetro e 2,9 m de altura. O laboratório, desde 2006, também conta com uma catapulta que pode lançar a cápsula com o experimento até o topo da torre. O interior da torre de queda é mantido em vácuo (1700 m³ de vácuo). Considerando o valor de g = 10 m/s², analise as afirmativas a seguir e dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).

( ) O trecho de queda deve ter cerca de 150m.

( ) Tanto durante o movimento de descida quanto no movimento de subida (após ser lançado pela catapulta) o interior da cápsula experimenta microgravidade, e, portanto, em alguns experimentos é possível dispor de quase 10 s de microgravidade ininterruptos.

( ) O vácuo no interior da torre é importante para que o arrasto/atrito não tire significativamente a cápsula do movimento de queda livre, o que levaria ao não cancelamento da gravidade no referencial da cápsula.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo.

Ainda sobre o movimento executado por esse carro, é correto afirmar:

Considere a descrição abaixo do experimento do barco do Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, cientista russo que viveu entre 1857 e 1935 considerado um dos fundadores da cosmonáutica:

“Uma pessoa se encontra sem remos em um barco longe da costa. Ele quer chegar a esta costa. Ele percebe que o barco está carregado com uma certa quantidade de pedras e tem a ideia de atirar, uma a uma e o mais rápido possível, essas pedras na direção oposta à margem.”

Adaptado de https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Exp% C3%A9rience_de_Tsiolkovsky.gif

Considerando um barco com 10 pedras de 10kg, o barco tem 50kg e a pessoa 60kg. O marinheiro, que se mantém parado em relação ao barco, deseja que o barco se desloque de 2 m/s, ao parar pelo atrito com a água uma nova pedra é arremessada e assim por diante (despreze os efeitos do atrito durante o impulso).

Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, os valores corretos para a velocidade necessária de lançamento da pedra no primeiro e no n-ésimo lançamento.

No laboratório de Física do IFMA, o professor de Física Experimental, com o auxílio do técnico em laboratório, realizou um experimento que determinou a função horária do espaço em função do tempo 𝑺 = 𝟏𝟎+ 𝟓𝒕− $\frac{3t^2}{2}$ de uma partícula. O professor e o técnico, a partir dessa função, encontraram a função horária da velocidade em função do tempo. Assinale a alternativa que representa a função horária da velocidade em função do tempo que eles encontraram.

Um carro está se movendo numa estrada plana, retilínea e horizontal, com uma velocidade constante e de módulo igual a 15 m/s.

A partir de um determinado instante, acelera-se o carro durante 10 s, com o motor desenvolvendo uma potência constante e igual a 24 kW. A massa do carro e de seus ocupantes é 1,2 T.

Se fossem desprezíveis as perdas de energia devidas aos diversos atritos, após esses 10 s o carro terá adquirido uma velocidade de

Na pista horizontal e retilínea atuava, sobre o carro, uma força de oposição ao movimento, gerada por diversos agentes dissipativos de intensidade constante de 1000 N. A força motriz aplicada ao veículo, então, teve a intensidade, em newtons, de

Uma pedra é lançada do solo verticalmente para cima. Verifica-se que, após 1,2 segundos do lançamento ela passa descendo por um ponto localizado a 2,4m do solo.

Considere a resistência do ar desprezível e g = 10m/s².

Entre o instante do lançamento e o instante em que ela passou subindo por esse ponto localizado a 2,4m do solo, decorreram

Uma pequena esfera (1) é lançada do solo, obliquamente, com uma velocidade $\overrightarrow{v_o}$ e ângulo de tiro θ, passando a mover-se com atrito desprezível.

Ao chegar no ponto mais alto de sua trajetória, a uma altura H do solo, ela colide frontal e diretamente com outra pequena esfera (2), de mesmas dimensões e mesma massa, que está em repouso, suspensa por um fio ideal de comprimento H a um suporte, como ilustra a figura.

Se a colisão for parcialmente elástica, a esfera (2) conseguirá, no máximo, a contar de sua posição inicial, uma altura igual a

Uma pessoa é desafiada a chutar uma bola posicionada sobre uma ponte, a uma altura de 20m acima do solo, para atingir um alvo no chão, localizado 40m a frente do local de lançamento da bola. Sobre esse desafio, analise afirmativas abaixo.

I. Nas condições descritas, o vetor velocidade inicial deverá fazer um ângulo de 45^o com o horizonte para que a bola atinja o alvo.

II. Nas condições descritas, para atingir o alvo o módulo do vetor velocidade inicial da bola deverá ser de 72 km/h e sua direção horizontal.

III. Se o chute promover um lançamento horizontal, mesmo que o alvo não seja atingido, no instante em que a bola tocar o solo o componente vertical do vetor velocidade tem módulo correspondente a 72 km/h.

Assinale a opção que indica as alternativas corretas dentre as três afirmações. Despreze a os efeitos de resistência e considere a aceleração da gravidade igual 10m/s².

Duas fontes sonoras F₁ e F₂, distantes uma da outra, emitem sons em fase e em uníssono de frequência 1360 Hz. A 6,0 m da fonte F₂, um observador localizado em O e dotado de um decibelímetro bastante sensível, afirma estar registrando sons bem fortes, mais fortes do que nos pontos bem próximos de si. De acordo com a figura, o observador se encontra mais perto da fonte F₂ do que de F₁ . O experimento acontece no ar onde a velocidade do som é de 340 m/s.

Assinale a alternativa que exibe uma distância, em metros, do observador até a fonte F₁, satisfazendo as condições descritas.

Considere a citação de Enrico Fermi sobre o teste Trinity (1º Teste Nuclear):

“Cerca de 40 segundos depois da explosão, a onda de choque chegou a mim. Eu tentei estimar sua intensidade derrubando pedaços de papel a cerca de 183 cm (6 pés) durante e depois da passagem da onda de choque. Como naquele dia não havia vento, eu pude observar a grande distinção e medir o deslocamento dos pedaços de papel que estavam caindo enquanto a onda estava passando. O deslocamento foi de cerca de 2,5 metros, o que naquele tempo eu estimei corresponder à explosão que seria produzida por 10 mil toneladas de TNT.”

Fonte:https://fermatslibrary.com/s/my-observations-during-theexplosion-at-trinity, tradução livre.

A estimativa desenvolvida por Fermi partiu do raciocínio sobre ondas de choque e a energia carregada por elas. Entretanto, considere um modelo simples em que uma bola de papel esteve submetida ao impulso apenas na direção horizontal vindo da onda de choque (lançamento horizontal).

Despreze efeitos de resistência do ar (por serem muito menores que o impulso recebido e que o fenômeno foi curto o suficiente para não envolver a velocidade limite). Considere que a bola de papel foi abandonada de uma altura de 1,8m e que chegue ao chão 2,4m à frente. Considere g = 10m/s².

Assinale a alternativa que apresenta respectivamente as estimativas adequadas do tempo de queda e da velocidade média desenvolvida pela bolinha de papel ao longo do deslocamento.

Certo ônibus trafegava a uma velocidade constante, quando precisou realizar uma frenagem de emergência devido a um obstáculo na pista de rolamento. Quando o ônibus freia, os passageiros têm seus corpos “jogados” para frente, porque a tendência é continuar o movimento. A imagem apresenta a situação descrita, observe.

O princípio “todos os corpos em movimento, tendem a permanecer em seu estado de movimento, a não ser que alguma força os impeça” recebe o nome de

O centro de massa de um disco desliza com velocidade ${\overrightarrow{V}}_1$ sobre uma superfície plana e horizontal, com atrito desprezível, até colidir elasticamente em uma parede rígida. O esquema que segue apresenta uma visão superior da situação, indicando a trajetória do centro de massa do disco:

O disco rotaciona de forma que o valor da velocidade na sua periferia é igual ao módulo da componente da velocidade do seu centro de massa paralela à parede. A trajetória do centro de massa do disco, antes da colisão, forma um ângulo 𝜃° com a superfície vertical da parede. Dado que a massa do disco vale 3,0 kg, o módulo de ${\overrightarrow{V}}_1$ vale 3,0 m/s e o ângulo 𝜃 mede 60°, o valor da variação da quantidade de movimento linear do centro de massa do disco causada pela colisão foi mais próximo de: