Questões de Concurso Comentadas sobre cinemática em física

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.” 

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.

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-the- explosion-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.

O artigo “A física no salto recorde de Felix Baumgartner” de Fernando Lang da Silveira, publicado na Revista Brasileira de Ensino de Física em 2015, analisa o movimento durante toda a queda, como descreve em seu resumo.

“Em 14/10/2012 Felix Baumgartner fez seu salto recorde na atmosfera. A partir do vídeo que apresenta medidas de tempo, velocidade, altitude e aceleração durante todo o salto recorde são discutidos diversos aspectos da Mecânica envolvida no feito, bem como tópicos de física da atmosfera terrestre relevantes para a compreensão do movimento de descida desde a estratosfera. Além dos três recordes mundialmente reconhecidos - maior altitude inicial, maior extensão de queda e obtenção de velocidade supersônica por um paraquedista - demonstra-se quantitativamente que também ocorreu queda livre, com aceleração em acordo com o valor previsto teoricamente pela International Gravity Formula, durante mais de 20 s, por mais de 3 km, constituindo-se certamente em outro recorde. Apresenta-se também um modelo para a velocidade na etapa de descida sem paraquedas que é consistente com os dados do vídeo.”

O gráfico elaborado da variação da velocidade com o tempo representado abaixo permite analisar diversas características do movimento durante toda a queda. 

Considere as afirmativas a seguir:
I. A altitude do salto foi de 72 km. II. No intervalo AB o movimento é de queda livre com aceleração de 9,82 m/s² . III. Em diferentes momentos da queda a força resultante é pequena (quando comparada com outras forças que atuaram durante o salto), como nos instantes próximos à 130 s, 170 s e em boa parte do trecho entre 200 e 240 s.

Estão corretas as afirmativas: 

Os gráficos abaixo são do experimento de Stange, Dreyer e Rath - “Capillary driven flow in circular cylindrical tubes” (fluxo produzido por capilar em tubos cilíndricos de seção circular, em tradução livre), Physics of Fluids 15(9)/2003. Os experimentos são conduzidos em microgravidade no interior de uma cápsula em queda na torre de queda do laboratório Fallturm Bremen. Os dados são obtidos com o registro da altura da coluna de fluido no interior do recipiente ao longo do tempo.

Assinale a alternativa que contém afirmações consistentes considerando-se aproximações de um algarismo significativo na leitura do gráfico.

Uma pequena esfera (1) é lançada do solo, obliquamente, com uma velocidade  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 

Duas partículas 1 e 2 deslocam-se em mesma direção e sentido. O gráfico representa o movimento das partículas.
 
A distância percorrida pela partícula 1 entre t=0 e o ponto de interceptação com a partícula 2, foi de

Uma esfera de aço de pequenas dimensões está em repouso suspensa por dois fios ideais, ambos de mesmo comprimento ,a um suporte horizontal. Os fios estão presos ao suporte em pontos separados por uma distância d, como mostra a figura. Nesse caso, as tensões nos fios são ambas iguais a T.   
Queima-se um dos fios. Verifica-se, no entanto, que, imediatamente após, a tensão no outro fio continua igual a T. Para que isso ocorra, o comprimento   dos fios deve ser igual a

Observe a figura a seguir:

Nela é representado um pulso se deslocando para a direita em uma corda. O ponto em destaque se desloca na direção representada por

Um corpo que desenvolve um movimento uniformemente variado tem o gráfico do espaço percorrido pela velocidade ao quadrado mostrada a seguir: 

Após analisar o gráfico, conclui-se que a aceleração do corpo é

Sabendo que movimento do cavalinho se dá no sentido anti-horário e considerando o instante mostrado na figura 1, indique a trajetória seguida por ele, caso o barbante arrebentasse.

Observe o gráfico velocidade versus tempo de dois veículos A e B.

Sobre as características dos movimentos desses dois móveis, podemos afirmar que

As figuras abaixo mostram as sucessivas posições ocupadas por uma mesma bolinha quando abandonada de uma mesma altura em 2 planetas: X e Y. Considere que o intervalo de tempo entre as sucessivas posições mostradas seja o mesmo. 



Considerando as bolinhas em queda livre, podemos afirmar que 

A “Mirage” é a maior roda gigante do Brasil e a segunda maior da América latina. Localizada no parque Guanabara da capital mineira, ela possui uma altura de 37 metros: aproximadamente igual ao tamanho de um prédio de 12 andares.
Considerando o diâmetro da roda gigante igual a 37 metros e sabendo que ela demora 2,0 minutos para completar 1 volta, pode-se afirmar que a frequência da “Mirage” é 

Para ir de Belo Horizonte até Salvador, o “Google Maps” fornece os seguintes dados.
Considerando as informações de distância e tempo mostradas na parte inferior da figura, podemos concluir que a velocidade média de uma pessoa que faz o percurso a pé é 

Considerando  que  as  polias  da  figura  acima  estejam  acopladas  por  meio  de  uma  correia,  girando  em  sentido  horário, e que o raio da polia B seja o triplo do raio da polia A,  assinale  a  alternativa  que  apresenta  a  relação  entre  as  frequências das polias. 

Após as Olimpíadas de Tóquio, o skate ganhou grande projeção. Evidência desse fenômeno é o aumento do número de praças e parques nas grandes cidades com pista para sua prática. Entretanto, esse é um esporte de alto impacto nos joelhos e tendões do esportista, que absorvem a força normal da pista na parte mais baixa do trajeto. O skatista da figura, com massa total (skate + garoto) de 70 kg, começa a descer, a partir do repouso, uma rampa típica que compreende um quarto de círculo, com 5 metros de raio. Para esta questão, considere o conjunto skatista-skate como partícula e despreze os atritos envolvidos. 


No ponto mais baixo da rampa (parte inferior da curva), o valor da força normal atuante sobre o conjunto será

Muitas colisões na traseira de veículos acontecem devido ao excesso de velocidade e por não se respeitar uma distância mínima para o veículo que segue à frente. Em um teste de sistema de frenagem, um carro viajando a 60 km/h, ao acionar os freios, percorre uma distância d até parar. Em outro teste, um carro andando a 120 km/h é submetido à mesma desaceleração do primeiro carro. A distância percorrida pelo segundo carro, comparada à do primeiro teste, é

A respeito do movimento circular uniforme, assinale a opção correta.