Questões de Concurso sobre Queda Livre

Ao analisar uma aula prática, um professor solta simultaneamente dois objetos de massas diferentes a partir da mesma altura, em um ambiente no qual a resistência do ar pode ser desconsiderada. Ambos atingem o solo no mesmo instante. Essa observação permite concluir que:

Um objeto é preso na extremidade de uma corda inextensível de comprimento L e massa desprezível fixada ao teto, sendo abandonado do repouso a partir de um pequeno ângulo $\theta$₀ com a vertical, conforme mostrado na figura.

No instante em que o objeto é solto, um carrinho de brinquedo, inicialmente a uma distância horizontal d do ponto mais baixo da trajetória pendular, começa a se mover horizontalmente com velocidade constante em direção ao objeto. Assumindo o módulo da aceleração da gravidade g e desprezando qualquer efeito dissipativo, determine o valor máximo do módulo da velocidade que o carrinho deve possuir para que este colida com o objeto exatamente no ponto mais baixo de sua trajetória.

Examine a figura e a tabela abaixo.

Um teste comum realizado nas bolas que são utilizadas em partidas oficiais de alguns esportes consiste em liberar essas bolas de uma certa altura h₀ de uma superfície horizontal e medir a altura do repique (altura máxima alcançada pela bola após perder o primeiro contato com o solo). Para serem aceitas nas partidas, a altura do repique deve estar dentro de um intervalo [h₁, h₂]. A figura 1 acima representa um modelo simplificado da intensidade da força da superfície sobre a bola, em função do tempo, durante esses testes, sendo F_máx o valor máximo dessa força sobre a bola. Em um esporte hipotético, o intervalo aceito para a altura do repique é tal que h₁ = 0,490h₀ e h₂ = 0,640h₀. A tabela 1 acima apresenta os valores de F_máx registrados nos gráficos obtidos em cinco bolas diferentes (um teste em cada bola), todas de massa m e liberadas da mesma altura h₀. Dentre as cinco, apenas uma foi aprovada. Sabendo que a força média do solo sobre a bola durante a colisão é obtida pela expressão $F_{med}=m(\sqrt{2g{h}_f}+\sqrt{2g{h}_0})/\Delta t$, onde m é a massa da bola,h₀ é a altura do repique e h_f é a altura da qual a bola foi liberada, assinale a opção que apresenta a identificação da bola que foi aprovada no teste.

Dados: g = 10,0 m/s²; m = 0,0600 kg; h_o= 0,800 m; t₂-t₁= 10,0.10^-3s; e o triângulo da Figura 1 é isósceles.

Incomodada com seu peso, uma estudante de Psicologia, cuja massa é 70 kg, comenta com um colega do curso de Física que gostaria de “diminuir sua massa”. O colega explica que, embora a massa não dependa do movimento, a leitura de uma balança pode variar quando a pessoa está em um sistema acelerado. Curiosa, ela decide testar a ideia. Entra em um elevador levando uma balança digital comum, que mede a força normal exercida sobre ela e a converte em “massa”. Durante a descida, ocorre uma falha mecânica e o elevador passa a descer com aceleração constante de 3,0 m/s² para baixo. Desprezando oscilações e considerando g = 10 m/s², qual valor de “massa” será indicado pela balança nesse instante?

Considerando-se que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s², se um corpo de 10 kg de massa cair em queda livre de uma altura de 245 m, ele atingirá o solo a uma velocidade de 70 m/s.

Um bloco de massa M está suspenso, sob ação da gravidade sem levar em conta a turbulência do ar, por um fio de massa m e comprimento L. Uma força vertical F é aplicada para cima na extremidade superior do fio, acelerando o sistema. Qual a tensão no fio a uma distância y da extremidade superior?

Um técnico de laboratório realiza um experimento para analisar o movimento de queda livre. Para isso, uma pequena esfera metálica é abandonada a partir do repouso, e dois sensores ópticos são posicionados ao longo da trajetória vertical da esfera. Os sensores 1 e 2 localizam-se nas alturas h₁ e h₂, respectivamente, medidas a partir do ponto de soltura da esfera. Durante o experimento, verifica-se que o intervalo de tempo entre a passagem da esfera pelo sensor 1 e pelo sensor 2 é de 0,20s. Após os devidos cálculos, o técnico verificou que a velocidade da esfera ao passar pelo sensor 2 era o dobro da velocidade da esfera ao passar pelo sensor 1. Desprezando a resistência do ar e adotando g = 10 m/s², determine o valor de h₂ – h₁ e assinale a alternativa correta.

Situação hipotética: Um objeto de 2 kg é abandonado de uma altura de 10 metros em um local onde a aceleração da gravidade é 10 m/s². Assertiva: Desprezando a resistência do ar, a energia cinética do objeto ao atingir o solo será de 200 Joules.

Um determinado objeto de porcelana pode resistir a quedas desde que não ultrapasse a velocidade de impacto de 5 m/s. Assinale a alternativa que apresenta a altura máxima que este objeto pode cair, a partir do repouso, sem quebrar.

Considere um corpo de massa não desprezível e com carga não nula, sujeito à ação da gravidade e do campo elétrico terrestre. Se este corpo efetuar movimento de queda livre com velocidade constante, é correto afirmar:

Um parafuso desprende-se e cai do teto da cabine de um elevador. Se a altura interna da cabine é de 3 metros e o elevador sobe com velocidade constante e igual a 2 m/s, qual o tempo de queda do parafuso, ou seja, em quantos segundos o parafuso encontra a base da cabine?

Adote: g = 10 m/s²

Um drone está pairando em uma altura de 20𝑚 e, por falha mecânica no sistema, ele perde potência e começa a cair em queda livre. Desprezando a resistência do ar, quanto tempo o drone levará para atingir o solo?

Com base nos resultados discutidos com o uso do software de videoanálise e considerando a realidade dos estudantes da EJA, o professor planeja uma atividade sobre a queda dos corpos que promova a autonomia discente. Na ação didático-pedagógica adequada para essa atividade, o professor

Para contestar as ideias aristotélicas acerca da queda dos corpos, há relatos históricos de que Galileu Galilei executou uma experiência na qual deixou cair do topo da Torre de Pisa uma bala de canhão e outra de fuzil, com o objetivo de verificar se a bala de canhão, de fato, alcançaria o chão primeiro. Na História da Ciência, essa narrativa

Em sua obra "Discursos e Demonstrações Matemáticas sobre Duas Novas Ciências", Galileu Galilei estabeleceu os fundamentos da mecânica moderna. Para refutar a ideia aristotélica de que corpos mais pesados caem mais rápido que os mais leves, ele propôs um famoso experimento mental (e possivelmente prático): o abandono de dois corpos de massas muito diferentes, como uma bala de canhão e uma bala de mosquete, de uma mesma altura, como a do topo da Torre de Pisa. Desconsiderando os efeitos da resistência do ar, conforme argumentado por Galileu, o resultado esperado e a conclusão a ser tirada desse experimento sã

Ao consultar o livro didático, os estudantes observam a utilização do valor da aceleração da gravidade na Terra em 9,8 m/s² ao nível do mar. Porém, os resultados obtidos nos gráficos por meio da videoanálise para a aceleração das massas em queda apresentam valores diferentes do livro. Qual alternativa apresenta a abordagem didático-pedagógica adequada para discutir a diferença entre os valores obtidos no software e presente no livro didático?

A visão aristotélica do movimento natural pode ser utilizada em sala de aula como exemplo de como a ciência se transforma, permitindo que os alunos compreendam que, durante séculos, acreditava‑se que os corpos pesados caíam mais rápido que os leves.

No artigo “Um modo simples de medir a aceleração da gravidade 𝑔 no laboratório de física do ensino médio e de física básica no ensino universitário com um microcontrolador da família Arduino” (2016), os autores Cordova e Tort propõem medir a aceleração da gravidade utilizando o aceleração da gravidade utilizando o experimento de queda livre de uma pequena bola abandonada a partir do repouso. Através das medidas da altura ℎ predeterminada e do intervalo de tempo 𝑡 de duração de sua queda, medido através de sensores conectados à placa multicontroladora Arduino, é possível calcular a aceleração da gravidade utilizando a equação 𝑔 = 2ℎ/𝑡². A altura e o intervalo de tempo são medidos com três algarismos significativos. O valor médio da gravidade $\overline{g}$ e a incerteza 𝛿𝑔 das medições são então estimados usando métodos estatísticos a partir das medidas realizadas em diversos ensaios. Os valores encontrados são $\overline{g}$ = 9,778 m/s² e 𝛿𝑔 = 0,012 m/s². Qual das seguintes alternativas apresenta o valor mais preciso de 𝑔 determinado experimentalmente?

Observe a figura a seguir, que ilustra um angelim vermelho, árvore do bioma amazônico, que está com o tronco inicialmente na posição vertical, perpendicular à linha tracejada:

(Disponível em: https://portalamazonia.com/meio-ambiente/a-arvore-mais-alta-da-amazonia-conheca-o-angelim-vermelho/. Adaptado)

Por problemas na base dessa árvore, ela cai, e a queda, desde a posição vertical até atingir o solo, demora 5,0 segundos.

Considerando que o tronco se comporta como um corpo rígido, girando em torno da própria base no ponto de inserção com o solo, sem deslizar e sem fragmentar-se, e que a linha tracejada representa a posição final horizontal do tronco após a queda, a velocidade angular média desse tronco, em radianos por segundo, durante a queda, foi de

A figura mostra um hemisfério de vidro, de centro em C e de raio R, emborcado sobre uma mesa horizontal. Uma bolinha de gude, de pequenas dimensões, é abandonada sobre o hemisfério, a uma altura H acima, da mesa, e passa a deslizar sobre ele com atrito desprezível.

Para que a bolinha perca o contato com o hemisfério no instante em que seu raio-posição em relação ao centro C faça um ângulo de 60o com a vertical, a altura inicial H deve ser