PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS

CINEMÁTICA E DINÂMICA

1) Uma criança gira uma pedra em um círculo horizontal a 1,9 m acima do nível do chão,

por meio de uma corda de 1,4 m de comprimento. A corda arrebenta e a pedra sai

horizontalmente caindo no chão a 11 m de distância. Qual era a aceleração centrípeta

quando a pedra estava em movimento circular?

2) A neve está caindo verticalmente à velocidade escalar constante de 7,8 m/s. (a) A que

ângulo com a vertical e (b) com qual velocidade os flocos de neve parecem estar caindo

para o motorista de um carro que viaja em uma estrada reta à velocidade escalar de 55

km/h?

3) Um navio de guerra viaja para leste a 24 km/h. Um submarino a 4 km de distância atira

um torpedo que tem a velocidade escalar de 50 km/h. Se a posição do navio vista do

submarino, está a 20º a nordeste. (a) em qual direção o torpedo deve ser lançado para

acertar o navio, e (b) que tempo decorrerá até o torpedo acertar o navio?

4) Como um objeto de 450 N poderia ser baixado de um teto utilizando-se uma corda que

suporta 390 N sem se romper?

5) Uma pessoa de 77 kg salta de pára-quedas e adquire aceleração para baixo de 2,5 m/s2

logo depois da abertura do pára-quedas. A massa do pára-quedas é de 5,2 kg. (a) Acha a

força para cima exercida pelo ar sobre o pára-quedas e (b) Calcule a força para baixo

exercida pela pessoa no pára-quedas.

6) Que distância seu carro percorre, a 88 km/h, durante 1 s em que você olha um acidente

à margem da estrada?

7) Um jogador de beisebol consegue lançar uma bola com velocidade horizontal de 160

km/h, medida por um radar portátil. Em quanto tempo a bola atingirá o alvo que está

situado a 18,4m.

8) A cabeça de uma cascavel pode acelerar a 50 m/s2 ao atacar uma vítima. Se um carro

pudesse fazer o mesmo, em quanto tempo ele alcançaria a velocidade escalar de 100

km/h a partir do repouso?

9) Uma rocha despenca de um penhasco de 100m de altura. Quanto tempo ela leva para

cair (a) os primeiros 50m e (b) os 50m restantes?

10) Calcule sua velocidade escalar média nos dois casos seguintes: (a) Você caminha 72m à

razão de 1,2 m/s e depois corre 72 m a 3,0 m/s numa reta e (b) Você caminha 1 minuto

à velocidade de 1,2 m/s e depois corre durante 1 minuto a 3,0 m/s numa reta.

HIDROSTÁTICA

11) Qual é, em gramas, a massa de um volume de 50 cm³ de um líquido cuja densidade é

igual a 2 g/cm³?

12) A densidade do cobre é 8,9 x 10³ kg/m³. Qual é a massa de um cubo maciço e

homogêneo de cobre, de 20 cm de aresta?

13) Determine a pressão total num ponto no fundo de um rio a 25 m de profundidade.

14) Uma piscina de profundidade 2 m está cheia de água num local onde a pressão

atmosférica vale 1 x 105 N/m² e a aceleração da gravidade é de 10m/s². Sabendo que a

densidade da água é de 1g/cm³, determine a pressão exercida pela água no fundo da

piscina, em N/m².

15) Em uma prensa hidráulica, o pistão maior tem uma área de 200 cm³ e o menor, área de

5 cm². Se uma força de 250 N é aplicada no pistão menor, calcule a força aplicada no

pistão maior.

16) Um corpo de volume 2 x 10-4

m³ está totalmente imerso num líquido cuja massa

específica é 8 x 10² kg/m³. Determine o empuxo com que o líquido age sobre o corpo.

17) Um sólido flutua num líquido com três quartos do seu volume imersos. Sendo 0,8 g/cm³

a massa específica do líquido, determine a densidade do sólido.

18) Um corpo de massa 5kg está em equilíbrio flutuando parcialmente imerso num líquido.

Sendo g = 10m/s², determine a intensidade do empuxo com que o líquido age sobre o

corpo.

19) Sabendo que a densidade da água é 1g/cm³; do gelo 0,9 g/cm³; do álcool 0,7 g/cm³ e do

óleo 0,8 g/cm³, em quais líquidos o gelo afunda e em quais líquidos flutua?

20) Uma abelha consegue cravar seu ferrão no braço de uma pessoa, embora a força

aplicada pelo ferrão seja muito pequena. Por que ela consegue perfurar a pele do braço?

21) O pistão de um elevador hidráulico para automóveis tem 30 cm de diâmetro. Que

pressão, em pascal, é necessária para suspender um carro pesando 1500 kgf? Expressar

a pressão também em atmosferas.

Resposta: 2,08 x 105 Pa; 2,05 atm

22) Um sino para mergulhador é previsto para suportar a pressão da água a uma

profundidade de 600 m. (a) Se a massa específica da água do mar é de 1030 kg.m-3

,

qual a pressão naquela profundidade? (b) Qual a força total numa janela de vidro de 15

cm de diâmetro?

Resposta: 6,06 x 106 N.m

-2; 1,1 x 10

5 N

23) Quando um iceberg flutua na água do mar, que porção de seu volume está submersa?

Resposta: 0,893

24) Qual a área do menor bloco de gelo, de 50 cm de espessura, que pode suportar um

homem de 100 kgf? A densidade relativa do gelo é 0,917 e o mesmo está flutuando na

água.

Resposta: 2,41 m2

25) Um pedaço de madeira é colocado em um dos pratos de uma balança, sendo equilibrado

exatamente por um “peso” de latão de 100 g. Determinar a massa verdadeira do pedaço

de madeira, sabendo-se que sua densidade específica é 0,150.

Resposta: 100,85 g

HIDRODINÂMICA

26) Abre-se um buraco circular de 2 cm de diâmetro no lado de um grande reservatório, a

10 m abaixo do nível da água. Encontrar: (a) A velocidade de descarga; (b) o volume

descarregado por unidade de tempo.

Resposta: 1,4 m.s-1

; 4,4 x 10-3

m3.s

-1

27) Submete-se a água de um tanque fechado a uma pressão manométrica de 2 x 104 Pa,

aplicada por meio de ar comprimido introduzido no topo do tanque. Há um pequeno

buraco no lado do tanque, a 5 m abaixo do nível da água. Calcular a velocidade com

que a água escapa pelo buraco.

Resposta: 11,8 m.s-1

28) A velocidade do líquido em certo ponto de um cano é de 1 m.s-1

, a pressão manométrica

sendo de 3 x 105 Pa. Achar a pressão num segundo ponto da linha, 20 m abaixo do

primeiro, sendo a área transversal no segundo ponto metade da do primeiro. O líquido

no cano é água.

Resposta: 4,95 x 105 Pa

29) Água flui através de u cano horizontal de área transversal de 10 cm2. Em outra seção a

área transversal é de 5 cm2 e a diferença de pressão entre elas é de 300 Pa. Quantos m

3

de água escoarão do cano em 1 minuto?

Resposta: 0,0268 m3.min

-1

30) Água a 20º C flui através de um cano de 1 cm de raio. Se a velocidade de escoamento

for de 10 cm.s-1

, achar a queda de pressão, devido à viscosidade, ao longo de um trecho

do cano de 2 m de comprimento.

Resposta: 8,04 Pa

CALOR E TERMODINÂMICA

31) Um lampião de gasolina emite tanta luz quanto uma lâmpada elétrica de 25W.

Supondo-se que a eficiência de conversão de calor em luz seja a mesma para o lampião

e para a lâmpada, qual a quantidade de gasolina que o lampião consome em 10 horas?

Resposta: 19,6 g

32) A seção reta da chapa de um isolante térmico mede 2100cm . A sua condutividade

térmica é de 0,1 J/s.m.C. Se a diferença de temperatura entre as duas faces opostas for

de 100°C, que quantidade de calor fluirá através da chapa em um dia?

Resposta: 4,32x105 J

33) Um recipiente contém 0,5m3 de nitrogênio a pressão absoluta de 1,5 x 10

5 Pa e a

temperatura de 27°C. Determinar a pressão quando o volume for aumentado para 5m3 e

a temperatura para 327°C.

Resposta: 3,0 x 104 Pa

34) Uma resistência imersa em água corrente é percorrida por uma corrente elétrica.

Considere a resistência como o sistema em estudo. (a) Há um fluxo de calor entrando na

resistência? (b) Há um fluxo de calor entrando na água? (c) Há realização de trabalho?

(d) Supondo inalterável o estado da resistência, aplique a 1ª Lei da Termodinâmica a

esse processo.

Resposta: (a) Não (b) Sim (c) Sim (d) O trabalho realizado na resistência iguala o

calor transferido para a água.

35) Uma máquina de Carnot cujo reservatório de alta temperatura está a 400K, absorve 100

cal de calor nesta temperatura em cada ciclo, cedendo 8-0 cal para o reservatório de

baixa temperatura. (a) Qual a temperatura do reservatório de baixa temperatura? (b)

Qual o rendimento térmico do ciclo?

Resposta: (a) 320K (b) 20%

36) A velocidade do som na água é de aproximadamente 1480 m/s. Achar a freqüência de

uma onda sonora cujo comprimento de onda na água seja o mesmo que o de uma onda

de freqüência de 1000 Hz no ar. (velocidade no ar = 345 m/s).

Resposta: 4302 Hz

37) Observa-se que um certo fio esticado vibra com uma freqüência de 30 Hz em seu modo

fundamental, quando os suportes tem um afastamento de 60 cm. A amplitude é de 3 cm.

O fio tem uma massa de 30 g. (a) Qual a velocidade de propagação de uma onda

transversal no fio? (b) Calcular a tração no fio.

Resposta: (a) 36,0 m/s (B) 64,8 N

38) (a) Se a amplitude de pressão de uma onda sonora for triplicada, de quantas vezes

aumentará a intensidade da onda? (b) De quantas vezes a amplitude de pressão de uma

onda sonora deverá ser aumentada a fim de que a intensidade aumente 16 vezes?

Resposta: (a) 9 (b) 4