Questões de Física - Plano Inclinado e Atrito para Concurso
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Um pequeno bloco de madeira se encontra sobre um plano inclinado que está fixo no chão, como mostra a figura. A força F, com que devemos pressionar o bloco sobre o plano, para que ele permaneça em equilíbrio, é (Considere o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície do plano inclinado como µ, o comprimento do plano inclinado como l, a altura do plano inclinado como h e o ângulo entre a base e o plano como ϑ.)
Para exemplificar as Leis de Newton, um professor propõe o experimento mental constituído de uma rampa, uma roldana, uma corda e duas caixas a seguir.
Considere as roldanas e a corda como ideais e despreze a resistência do ar.
Considerando mA a massa do bloco A, mB a massa
do bloco B e θ o ângulo de inclinação da rampa com
a horizontal, pode-se constatar que o coeficiente de
atrito cinético da rampa com o bloco B, que sobe com
velocidade constante, é melhor representado em:
O segmento orientado que melhor representa a força exercida
pela superfície da rampa sobre a esfera, durante o seu
movimento de descida sobre a rampa, é Um elevador de carga está se movendo verticalmente. Sobre seu piso horizontal encontram-se um caixote muito pesado e um operário, ambos em repouso em relação ao elevador, como ilustra a figura a seguir.
Em um dado instante, o operário percebe que a foça horizontal que ele precisou exercer sobre o caixote para fazê-lo começar a deslizar sobre o piso é menor (em módulo) do que a força horizontal que ele precisou exercer sobre o caixote para fazê-lo começar a deslizar quando o elevador estava em repouso.
A esse respeito, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.
( ) Nesse instante, a aceleração vertical do elevador tem o sentido para baixo.
( ) Não é possível afirmar se, nesse instante, o elevador está subindo ou descendo.
( ) O coeficiente de atrito estático entre o caixote e o piso horizontal do elevador não depende de o elevador estar se movendo verticalmente, acelerado ou retardado.
As afirmativas são, respectivamente,
A trajetória descrita por um ponto da periferia de um disco rígido que rola sem deslizar sobre uma superfície plana e horizontal, mas com o disco movendo-se sempre no mesmo plano vertical, é uma curva chamada cicloide.
Considere um disco homogêneo de massa M e raio R que é abandonado no instante t0 = 0 sobre a superfície de uma rampa inclinada e passa a descer a rampa rolando sem deslizar, segundo a direção de maior declive, mantendo-se sempre em um mesmo plano vertical. Seja P o ponto do disco em contato com a rampa em t0.
A figura a seguir mostra o disco em dois instantes, em t0 e no instante t1 em que completou meia volta. Na figura também está indicada a trajetória cicloidal do ponto P nesse intervalo. Seja g o módulo da aceleração da gravidade.
Sabendo que, desde t0 até t1 , a altura do ponto de contato do
disco com a rampa diminuiu de 4R/3 e, usando o fato de que o
momento de inércia do disco em relação ao seu eixo de simetria
é (1/2) MR2 , o módulo da velocidade do ponto P no instante t1 é
Um sólido rígido e homogêneo, com a forma de um prisma hexagonal, é abandonado sobre uma rampa, cujo ângulo em relação à horizontal pode ser elevado. A figura a seguir representa a seção principal do sólido que contém seu centro de massa.
Elevando-se lentamente o ângulo de inclinação da rampa, verifica-se que, quando ele atinge determinado valor, o sólido tomba e desliza simultaneamente.
Nesse caso, o valor que melhor representa o coeficiente de atrito
estático entre o sólido e a rampa é
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Considere que, no arranjo apresentado anteriormente, a massa da pequena esfera seja suficiente para puxar o carrinho para cima, ao longo da superfície do plano inclinado, com uma força de 0,3 N. Considere, ainda, que a massa do carrinho seja de 15 g, que o plano tenha altura de 40 cm e inclinação igual a 30°, e que a roldana não atrapalhe o movimento do carro ao chegar ao vértice superior do trilho. Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, sabendo que sen (30°) = 0,5 e assumindo que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 .
Considerando a existência de atrito entre o carrinho e a pista,
a energia potencial do carrinho na metade do percurso sobre o
plano será igual à metade da energia potencial que ele teria ao
alcançar o vértice do plano.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Considere que, no arranjo apresentado anteriormente, a massa da pequena esfera seja suficiente para puxar o carrinho para cima, ao longo da superfície do plano inclinado, com uma força de 0,3 N. Considere, ainda, que a massa do carrinho seja de 15 g, que o plano tenha altura de 40 cm e inclinação igual a 30°, e que a roldana não atrapalhe o movimento do carro ao chegar ao vértice superior do trilho. Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, sabendo que sen (30°) = 0,5 e assumindo que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 .
Se a velocidade inicial do carrinho é igual a zero, então, ao
subir o plano, o carrinho atingirá uma velocidade menor que
5 m/s no vértice superior do trilho.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Considere que, no arranjo apresentado anteriormente, a massa da pequena esfera seja suficiente para puxar o carrinho para cima, ao longo da superfície do plano inclinado, com uma força de 0,3 N. Considere, ainda, que a massa do carrinho seja de 15 g, que o plano tenha altura de 40 cm e inclinação igual a 30°, e que a roldana não atrapalhe o movimento do carro ao chegar ao vértice superior do trilho. Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, sabendo que sen (30°) = 0,5 e assumindo que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 .
Desprezando-se o atrito e considerando-se que a esfera tenha
massa igual a 5 g, é correto afirmar que, caso a corda se rompa
quando o carrinho estiver no topo do plano, a esfera atingirá o
solo com energia superior a 20 × 10-3
J.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Considere que, no arranjo apresentado anteriormente, a massa da pequena esfera seja suficiente para puxar o carrinho para cima, ao longo da superfície do plano inclinado, com uma força de 0,3 N. Considere, ainda, que a massa do carrinho seja de 15 g, que o plano tenha altura de 40 cm e inclinação igual a 30°, e que a roldana não atrapalhe o movimento do carro ao chegar ao vértice superior do trilho. Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, sabendo que sen (30°) = 0,5 e assumindo que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 .
Considere que o carrinho se choque com uma mola, de
constante de mola igual a K, na parte superior do trilho e a
comprima por uma distância X. Suponha também que a força
de atrito entre carrinho e trilho tenha sido suficiente para gastar
toda a energia cinética que o carrinho possuía imediatamente
antes do choque. Nessa situação, se K⋅X = m⋅g, então o
carrinho ficará parado, preso à mola, que estará comprimida
por uma distância X.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Considere que, no arranjo apresentado anteriormente, a massa da pequena esfera seja suficiente para puxar o carrinho para cima, ao longo da superfície do plano inclinado, com uma força de 0,3 N. Considere, ainda, que a massa do carrinho seja de 15 g, que o plano tenha altura de 40 cm e inclinação igual a 30°, e que a roldana não atrapalhe o movimento do carro ao chegar ao vértice superior do trilho. Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, sabendo que sen (30°) = 0,5 e assumindo que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 .
Na ausência de atrito com os trilhos, se o carrinho se chocasse
com uma mola na parte superior do trilho, ele voltaria no
sentido oposto, impelido pela mola, mas não chegaria ao
mesmo ponto de onde partiu, devido à presença da força para
cima introduzida pela presença da esfera.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Considere que, no arranjo apresentado anteriormente, a massa da pequena esfera seja suficiente para puxar o carrinho para cima, ao longo da superfície do plano inclinado, com uma força de 0,3 N. Considere, ainda, que a massa do carrinho seja de 15 g, que o plano tenha altura de 40 cm e inclinação igual a 30°, e que a roldana não atrapalhe o movimento do carro ao chegar ao vértice superior do trilho. Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, sabendo que sen (30°) = 0,5 e assumindo que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 .
Desconsiderando o atrito entre o plano e o carrinho, se o
carrinho parar no topo do trilho e a corda se romper, ele
atingirá o solo com velocidade inferior a 3 m/s.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Com base nessas informações, julgue o item.
Se o carrinho deslizar para cima, no plano inclinado, por uma distância D paralela à superfície do plano, então o trabalho realizado pela força de atrito (Fat) terá módulo igual a Fat⋅D⋅cosθ.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Com base nessas informações, julgue o item.
A variação de temperatura (ΔT) que o carrinho irá experimentar no processo de subida por uma distância D,paralela à superfície do plano, será ΔT = M⋅g⋅μa⋅cosθ/ca, em que ca é o calor específico do carrinho, e g, a aceleração da gravidade.
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Com base nessas informações, julgue o item.
O diagrama completo de forças que atuam sobre o carro e sobre a esfera de massa m está ilustrado de forma correta na figura abaixo, em que N é a força normal, Fat a força de atrito, T a tensão na corda e P o peso do carrinho.
Uma bola é lançada no chão de um prédio, em repouso e de mesma altura, sem atrito, de peso 40 N, com aceleração de 4 m.s-2. Ao mesmo tempo, um objeto com velocidade inicial vo a 45º, do 5º andar, pesando 10 N, acerta-a.
Considerando uma balística no vácuo, pede-se determinar o módulo da velocidade inicial do objeto em m.s-1 e o tempo para contato em segundos, sabendo-se que a distância de cada andar é de 3 metros e que a aceleração da gravidade é de 10 m.s-2.
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