Exercícios - Mecânica Clássica

Questões de vestibulares sobre mecânica clássica, mecânica newtoniana, lagrangeana e hamiltoniana.
Ler artigo Mecânica Clássica.

Exercício 1: (UFSC 2017)

As histórias em quadrinhos (HQ) de super-heróis vêm povoando o imaginário dos jovens de várias gerações desde a década de 1930. As histórias com personagens dotadas de superpoderes constituem-se numa forma de entretenimento, mas também possibilitam a divulgação científica. Podemos encontrar nas HQ situações em que princípios físicos são explorados. Hoje, o universo das HQ passou para o formato cinematográfico e grandes estúdios de cinema têm apostado no gênero. Na tabela abaixo, estão descritas algumas características de cinco super-heróis e alguns princípios físicos que podem ser associados a elas.

Com base nos dados da tabela, é correto afirmar que:

1)	num salto (lançamento oblíquo), o Hulk atinge grande alcance horizontal e no ponto mais alto de sua trajetória a velocidade é nula.
2)	quando o Homem-Aranha fica oscilando em sua teia, seu período de oscilação será maior quanto maior for o comprimento da teia.
4)	quando o Senhor Fantástico recebe um golpe (soco) de um inimigo, seu corpo armazena energia na forma de energia cinética.
8)	o Aquaman tem que fazer mais força para sustentar uma pedra totalmente submersa na água de um rio do que totalmente submersa na água do Mar Morto.
16)	quando o Flash está correndo, aumenta a produção de energia térmica em seu corpo.
32)	por ser muito forte, o Hulk consegue, com um soco, quebrar uma rocha sem machucar sua mão, pois a força que ele exerce sobre a rocha é maior do que a força que a rocha exerce sobre a mão dele.

Exercício 2: (UFSC 2016)

Um professor de Física realiza um experimento sobre dinâmica para mostrar aos seus alunos. Ele puxa um bloco de 400 kg a partir do repouso, aplicando sobre a corda uma força constante de 350 N, como mostra a figura abaixo.
O sistema é constituído por fios inextensíveis e duas roldanas, todos de massa desprezível. Existe atrito entre a superfície horizontal e o bloco. Os coeficientes de atrito estático e de atrito cinético são 0,30 e 0,25, respectivamente.

Com base no que foi exposto, é CORRETO afirmar que:

1)	a força de tração no fio ligado ao bloco é de 1400 N.
2)	o bloco adquire uma aceleração de 2,0 m/s².
4)	apenas três forças atuam sobre o bloco: o peso, a força de atrito e a tração.
8)	a força resultante sobre o bloco é de 400 N.
16)	a força mínima que o professor deve aplicar sobre a corda para movimentar o bloco é de 290 N.

Exercício 3: (UFSC 2016)

Quer subir de elevador até o espaço? Apesar de esta ideia já ter surgido há mais de 100 anos, um avanço em nanotecnologia pode significar que iremos de elevador até o espaço com um cabo feito de diamante ou de carbono. A empresa japonesa de construção Obayashi investiga a viabilidade de um elevador espacial, visando a uma estação espacial ligada ao equador por um cabo de 96000 quilômetros feito de nanotecnologia de carbono, conforme a figura abaixo. A estação espacial orbitaria a Terra numa posição geoestacionária e carros robóticos com motores magnéticos levariam sete dias para alcançar a estação espacial, transportando carga e pessoas até o espaço por uma fração dos custos atuais.

Disponível em: <http://ovnihoje.com/2014/10/14/elevador-cosmico-pode-alcancar-o-espaco-em-cabos-feitos-de-diamante/>. [Adaptado]. Acesso em: 29 jul. 2015.

Considerando que, fisicamente, seja possível a implementação desse elevador espacial, é CORRETO afirmar que:

1)	a estação espacial japonesa deve possuir movimento circular ao redor da Terra com velocidade linear igual à velocidade linear de rotação da superfície da Terra.
2)	as pessoas que visitarem a estação espacial poderão flutuar no seu interior porque lá não haverá atração gravitacional.
4)	a velocidade angular da estação espacial deve ser igual à velocidade angular de rotação da Terra.
8)	um carro robótico terá, no trajeto da Terra até a estação espacial, vetor velocidade constante.
16)	o período do movimento da estação espacial ao redor da Terra deve ser igual ao período de rotação diária da Terra.
32)	a força de atração gravitacional da Terra será a força centrífuga, responsável por manter a estação espacial em órbita.
64)	o valor da aceleração da gravidade (g) na posição da estação espacial terá um módulo menor que seu valor na superfície da Terra.

Exercício 4: (UFSC 2015)

A BR-101, também conhecida como Rodovia Translitorânea, faz a ligação do Brasil de norte a sul. Sua duplicação, portanto, é uma obra de grande importância. A construção da nova ponte de Laguna, batizada em homenagem à lagunense Anita Garibaldi, a heroína de dois mundos (América Latina e Europa), faz parte da obra de duplicação dessa rodovia e substituirá a atual ponte de Laguna, a Ponte Henrique Lage, inaugurada em 1o de setembro de 1934. A construção da nova ponte de Laguna e a conclusão da duplicação da rodovia BR-101 darão um grande impulso ao desenvolvimento econômico desta região e, também, ao turismo.

Disponível em: <www.pontedelaguna.com.br> [Adaptado] Acesso em: 17 ago. 2014.

O desenho abaixo ilustra o sistema de guindaste usado para suspender os blocos de concreto que darão a base para a pista de rolamento dos veículos. Uma estrutura metálica fica apoiada sobre dois pilares (A e C), dando suporte ao guindaste que suspende os blocos de concreto, para que sejam fixados aos demais. Vamos admitir que a estrutura metálica possua uma massa de 200 toneladas (200x10³ kg) cujo centro de massa esteja a 80,0 m do pilar A, que cada bloco possua uma massa de 10 toneladas e que o guindaste tenha uma massa de 5 toneladas. Adote g = 10 m/s².

Com base nos dados acima, é CORRETO afirmar que:

1)	para que todo o sistema (estrutura, guindaste e bloco) esteja em equilíbrio, é necessário que a soma dos momentos seja zero, assim como a soma das forças.
2)	a altura do bloco suspenso pelo guindaste influencia o seu torque em relação ao pilar A ou ao pilar C.
4)	à medida que o guindaste se desloca em direção ao pilar B, a força de reação dos pilares A e C aumenta e diminui, respectivamente.
8)	supondo que o bloco suspenso esteja a 20,0 m do pilar C, as forças de reação nos pilares A e C são, respectivamente, 121,5x10⁴N e 93,5x10⁴N.
16)	inserir um novo ponto de sustentação da estrutura no pilar B não altera as forças de reação nos pilares A e C.
32)	as forças de reação nos pilares A e C se alteram durante a subida do bloco, em velocidade constante, pelo guindaste.

Exercício 5: (UFSC 2015)

Dois amigos, Tiago e João, resolvem iniciar a prática de exercícios físicos a fim de melhorar o condicionamento. Tiago escolhe uma caminhada, sempre com velocidade escalar constante de 0,875 m/s, 300 m na direção norte e, em seguida, 400 m na direção leste. João prefere uma leve corrida, 800 m na direção oeste e, em seguida, 600 m na direção sul, realizando o percurso com velocidade média de módulo 1,25 m/s. Eles partem simultaneamente do mesmo ponto.

De acordo com o exposto acima, é CORRETO afirmar que:

1)	o módulo da velocidade média de Tiago é 0,625 m/s.
2)	Tiago e João realizam seus percursos em tempos diferentes.
4)	o deslocamento de Tiago é de 700 m.
8)	a velocidade escalar média de João é de 1,75 m/s.
16)	o módulo do deslocamento de João em relação a Tiago é 1500 m.
32)	a velocidade de João em relação a Tiago é de 0,625 m/s.

Exercício 6: (UFSC 2013)

O ciclismo praticado em uma pista oval e coberta, mais conhecida como velódromo, é uma das modalidades de competição dos Jogos Olímpicos. Vamos considerar um velódromo com pista circular de madeira, que possua uma inclinação de 45º com a horizontal e raio de curvatura de 18,0 m na parte interna e 24,0 m na parte externa. A circunferência da pista varia de 113,1 m na parte interna e 150,8 m na parte externa. Admita que a massa do conjunto bicicleta + atleta é de 80 kg.

(dados: sen45º = cos45º = 0,7; tan45º = 1,0)

Com base no que foi exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

1)	A velocidade angular do ciclista que corre na parte externa da pista é sempre maior do que a do ciclista que corre na parte interna da pista.
2)	Largando alinhados e no mesmo instante, o ciclista que corre na parte externa da pista deve possuir uma velocidade linear 1,33 vezes maior do que a do ciclista que corre na parte interna da pista, para não ficar para trás.
4)	Caso a pista esteja escorregadia (sem atrito), a sua inclinação permitirá que o ciclista faça a curva, na parte interna, com uma velocidade de 180 m/s.
8)	Supondo que um ciclista faça três voltas com velocidade linear de módulo constante, podemos afirmar que ele está sob a ação de uma força resultante com módulo diferente de zero.
16)	A inclinação das curvas serve para garantir que a força centrípeta que atua sobre o ciclista seja paralela à pista, permitindo que ele faça as curvas mais rapidamente.
32)	Ao final de uma prova e analisando o deslocamento do ciclista que finalizou a prova, podemos afirmar que o seu deslocamento foi zero.

Exercício 7: (UDESC 2017/2)

Em uma bola pesada são conectadas duas cordas, como mostra a Figura 3. Considere as duas cordas iguais e as seguintes situações:

I. Um puxão rápido na corda inferior fará com que ela se parta.
II. Um puxão lento na corda inferior fará com que a corda superior se parta.

Assinale a alternativa que explica por que ocorre a situação I.

A)	Terceira lei de Newton.
B)	A força é muito pequena para mover a bola.
C)	O atrito do ar com a bola a empurra de volta.
D)	A bola tem muita energia.
E)	A inércia da bola.

Exercício 8: (UDESC 2017/2)

Os blocos de massas m₁ e m₂ estão presos entre si por um fio de massa desprezável, como mostra na Figura 8. Uma força horizontal e constante, F_o, é aplicada sobre a massa m₂. Os coeficientes de atrito entre os blocos e a superfície de apoio são iguais a µ, e este conjunto se movimenta para a direita com aceleração constante.

Assinale a alternativa correta, em relação às leis de Newton.

A)
B)
C)
D)
E)

Exercício 9: (UDESC 2017/1)

Um elevador está descendo com velocidade constante, analise as proposições.

I. A força exercida pelo cabo sobre o elevador é constante.
II. A energia cinética do elevador é constante.
III. A aceleração do elevador é constante e diferente de zero.
IV. A energia mecânica do sistema Terra – elevador é constante.
V. E energia potencial gravitacional Terra – elevador é constante.

Assinale a alternativa correta.

A)	Somente as afirmativas III e V são verdadeiras.
B)	Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
C)	Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.
D)	Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
E)	Somente as afirmativas II e V são verdadeiras.

Exercício 10: (UFRGS 2017)

Um atleta, partindo do repouso, percorre 100 m em uma pista horizontal retilínea, em 10 s, e mantém a aceleração constante durante todo o percurso. Desprezando a resistência do ar, considere as afirmações abaixo, sobre esse movimento.

I - O módulo de sua velocidade média é 36 km/h.
II - O módulo de sua aceleração é 10 m/s².
III - O módulo de sua maior velocidade instantânea é 10 m/s.

Quais estão corretas?

A)	Apenas I.
B)	Apenas II.
C)	Apenas III.
D)	Apenas I e II.
E)	I, II e III.

Páginas: [1] 2