Questões de Concurso sobre Queda Livre

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

Considere uma maçã de massa igual a 100 g em queda livre. Quando a maçã está a uma altura de 0,5 m do solo, sua velocidade é de 3 m/s. Considerando os dados fornecidos, assinale a alternativa correta a respeito das energias envolvidas no movimento:

(use g=10 m/s²)

Uma bola de massa 2 kg é lançada verticalmente para cima a partir do solo com uma velocidade inicial de 10 m/s. Desconsiderando a resistência do ar, determine a altura máxima que a bola alcançará. Para isso, considere g = 10m/s² .

Em certa ocasião, o gato empurrou uma bola de 350 g, localizada a uma altura de 2 metros acima do solo, conforme imagem a seguir. Desprezando-se a resistência do ar e considerando a aceleração da gravidade como g = 10 m/s², assinale a alternativa que representa a velocidade do objeto (m/s), imediatamente, antes de tocar o solo.

Uma bola de massa m é solta do repouso de uma altura h e chega ao solo com uma velocidade de módulo v após um intervalo de tempo T. Sabendo-se que sobre a bola atuam, exclusivamente, a força peso e a força de resistência do ar, o impulso total fornecido pela resistência do ar entre a bola ser solta até atingir o solo vale

Um drone paira a uma altitude de 20 m quando abandona uma caixa de massa igual a 5,0 kg, que cai e atinge o solo com velocidade de 12 m/s, numa região em que a gravidade vale 9,8 m/s². Quanta energia foi dissipada devido à resistência do ar durante a descida da caixa?

Se um paraquedista saltar de um avião e, sem que ocorra o acionamento do paraquedas, a velocidade limite for atingida, então, nessa situação, a energia mecânica do paraquedista será constante.

O ponto C fica na mesma reta vertical de B. Assim, o alcance horizontal CD na superfície plana foi, em metros, de

Em um laboratório de física, um grupo de estudantes munidos de uma trena, um cronômetro e um corpo de prova decidiu determinar a aceleração da gravidade local. Para tanto, foi combinado que um estudante escolhesse diversas alturas para soltar o corpo de prova e gritasse “Já!” quando fosse fazê-lo. Então um segundo estudante acionou o cronômetro e o interrompeu ao enxergar o corpo de prova colidir com o solo.

Com esse procedimento, obteve-se o seguinte conjunto de dados:

Com base nas informações anteriores, avalie as seguintes afirmações:

I - O tempo de queda é diretamente proporcional à altura do lançamento.

II - É possível afirmar corretamente que os resultados ficam mais exatos para alturas maiores.

III - O procedimento adotado possui um erro sistemático na altura, pois envolve o tempo de reação dos estudantes.

IV - O valor médio obtido para a aceleração da gravidade a partir desse conjunto de dados é de 8,5 m/s².

Está correto apenas o que se afirma em

Uma fonte luminosa está presa ao teto de um recinto fechado, a uma altura H do solo, conforme mostra a figura. No recinto há um objeto de altura h (h < H/2) a uma distância 2a de uma das paredes. A lâmpada desprende-se, iniciando um movimento de queda livre, e atinge o solo a uma distância 3a da parede. Considere que o efeito de reflexão de luz nas paredes é desprezível e que a fonte de luz é pontual.

Assinale a alternativa que apresenta a expressão correta do módulo da velocidade da sombra a partir do instante em que esta começa a ser projetada sobre a parede.

Um corpo esférico, maciço, feito de material de densidade absoluta d, é abandonado do repouso, a uma altura H₁ da superfície livre de um líquido, de densidade absoluta dL, viscosidade desprezível, contido em um recipiente, como indica a figura.

O movimento de queda do corpo antes de atingir o líquido se dá em queda livre com aceleração da gravidade g. As condições para que o corpo atinja a profundidade H₂ com velocidade nula são:

Um balão de ar quente encontra-se a 60,0 m da superfície terrestre com velocidade vertical constante e ascendente de módulo igual a 18,0 km/h, quando se desprende dele um parafuso metálico. Desprezando-se a resistência do ar e considerando a aceleração da gravidade local igual a 9,80 m/s², pode-se afirmar que a velocidade do parafuso após 0,51 segundos do início do movimento é de, aproximadamente:

Um corpo é abandonado de uma altura de 20 m em relação ao solo. Considerando desprezível toda e qualquer forma de atrito, assinale a alternativa que apresenta sua velocidade imediatamente antes de atingir o solo.

Dados: utilize a aceleração gravitacional de módulo 10m/s².

Na queda livre não ocorre impulso.

Dois estudantes resolveram medir a altura aproximada H de uma determinada ponte. Para realizar este experimento, eles conseguiram uma esfera de metal pequena e um cronômetro de precisão e combinaram de realizar o experimento em um dia com pouco vento (para que a esfera caísse em um lugar mais visível). Além disso, eles também combinaram que, enquanto um deles iria soltar a esfera do alto da ponte, (isto é, deixar a esfera cair da ponte com vetor velocidade inicial nulo), o outro iria marcar o tempo total de queda da esfera. Considerando-se o módulo da gravidade local igual a g = 10m/s², se o tempo de queda medido foi igual a 𝒕 = 𝟑𝐬, marque a alternativa que representa a altura aproximada H da ponte. Despreze a resistência do ar.

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

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.

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.