Fısica Geral I

Prof. Caius Lucius Selhorst

1a Lista de exercıcios

Questao 01: Considere as seguintes equacoes horarias (no S.I) e identifique as se-guintes grandezas: posicao inicial (s0), velocidade inicial (v0) e aceleracao (a)

a)s(t) = 5t2 − 3tb)s(t) = 1− 2t− 2t2

c)s(t) = −3t2

d)s(t) = 4, 5 + 6te)s(t) = 2

Questao 02: Obtenha a equacao horaria da velocidade e aceleracao a partir das equacoesacima.

Questao 03: Construa uma tabela com a posicao, a velocidade e a aceleracao do objetoconsiderando cada equacao horaria acima. Use o intervalo de tempo 0 ≤ t ≤ 5s.

Questao 04: Construa um grafico do deslocamento, um grafico da velocidade e umgrafico da aceleracao em relacao ao tempo a partir da tabela calculada acima.

Questao 05: A partir das equacoes: S(t) = S0 + v0t +1

2at2, v(t) = v0 + at, vm = ∆X

∆te

vm = 1

2(vi + vf), obtenha a equacao de Torricelli.

Questao 06: Um corredor corre 2 km em 5 min e depois leva 10 min para retornarao ponto de partida. (a) Qual a velocidade media nos 5 min iniciais? (b) Qual e a velo-cidade media durante o percurso de retorno? (c) Qual a velocidade media durante todo

o percurso?

Questao 07: Uma partıcula esta em x = 5m em t = 0s, x = −7m em t = 6s e emx = 2m em t = 10s. Calcule a velocidade media da partıcula durante os intervalos:

(a) t = 0s ate t = 6s;(b) t = 6s ate t = 10s;(c) t = 0s ate t = 10s.Faca um grafico de x por t.

Questao 08: Um carro trafega em linha reta com a velocidade media de 80 km/h durante2,5 horas e depois com uma velocidade media de 40 km/h durante 1,5 horas. (a) Qualo deslocamento total na viagem de 4 horas? (b) Qual a velocidade media na viagem total?

Questao 09: Um jato necessita alcancar uma velocidade de 360 km/h na pista parapoder decolar. Suponha que o comprimento da pista de decolagem seja de 1,6 km. Qual

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a aceleracao mınima constante que o jato deve desenvolver para decolar desta pista?

Questao 10: Um automovel aumenta uniformemente sua velocidade de 25 para 45 km/hem 40 s. Uma pessoa pedalando uma bicicleta aumenta uniformemente sua velocidadedesde o repouso ate 20 km/h em um intervalo de tempo t.(a) Calcule a aceleracao do carro.(b) Determine o tempo t necessario para que a aceleracao do carro seja a mesma da bici-cleta.

Questao 11: Um veıculo e impulsionado por um foguete e desliza sobre um trilho reti-lıneo horizontal. Partindo do repouso, este veıculo pode atingir uma velocidade de 1.800km/h em 2 s.(a) Admita que a aceleracao seja constante e calcule o seu valor.(b) Qual a distancia percorrida nesse intervalo de tempo?(c) Qual deve ser a aceleracao do veıculo para que ele pare completamente apos percorrer1.000 m?

Questao 12: Um automovel parte do repouso e sofre uma aceleracao constante de 4m/s−2 numa trajetoria retilınea. (a) Encontre o tempo necessario para esse automovelatingir a velocidade de 36 m/s. (b) Calcule a distancia total percorrida desde o instanteinicial ate o instante em que a velocidade atinge o valor de 36 m/s.

Questao 13: Um automovel faz uma ultrapassagem a 120 km/h e avista outro carrono sentido contrario com velocidade de 100 km/h. Os dois motoristas acionam os freiossimultaneamente e passam a sofrer uma desaceleracao de -6 m/s2. Determine a distanciamınima entre os automoveis no inıcio da freada para que nao haja colisao.

Questao 14: Um carro se desloca com aceleracao constante em modulo, direcao e sen-tido. O carro percorre em 5 s a distancia de 50 m que separa dois pontos. Sua velocidadequando ele passa pelo primeiro ponto e de 4 m/s. (a) Calcule a velocidade com que elepassa pelo segundo ponto. (b) Calcule a aceleracao do carro. (c) A que distancia antes

do primeiro ponto o carro partiu do repouso? (d) Calcule o tempo gasto pelo carro desdeo repouso ate o momento em que atinge a velocidade 10 m/s.

Questao 15: (a) Com que velocidade deve ser uma pedra lancada verticalmente debaixo para cima para alcancar uma altura de 20 m? (b) Quanto tempo ela permanecerano ar?

Questao 16: Uma bola de chumbo e largada de um trampolim a 5,5 m acima de umapiscina. Ela atinge a superfıcie da agua com uma certa velocidade, penetra no seio daagua com esta mesma velocidade a qual permanece constante ate que ela atinja o fundoda piscina. A bola atinge o fundo da piscina 2 s apos ter sido abandonada no trampolim.(a) Com que velocidade a bola atinge a superfıcie da agua? (b) Qual o intervalo de tempodesde o momento em que a bola e largada ate o momento em que atinge a superfıcie da

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agua? (c) Qual a profundidade da piscina? (d) Qual a velocidade media da bola? (e)Suponha que a piscina seja esvaziada. A bola e lancada com velocidade inicial de modoque ela atinja o fundo da piscina novamente em 2s. Qual e a velocidade inicial da bola?

Questao 17: Um balao sobe com velocidade de 15 m/s e esta a 100 m do solo quandodele se desprende um saco de areia. Determine: (a) o espaco total percorrido pelo sacode areia. (b) o intervalo de tempo em que o saco de areia permanece no ar ao percorrera trajetoria calculada em (a).

Questao 18: Uma pedra e largada de uma ponte a 50 m acima do nıvel da agua. Umaoutra pedra e lancada verticalmente para baixo 1,5 s apos a primeira pedra ser largada.Ambas atingem ao mesmo tempo. (a) Qual foi a velocidade inicial da segunda pedra?

Questao 19: A aceleracao da gravidade em Jupiter e aproximadamente igual a 26 m/s2.Uma pedra e lancada verticalmente de baixo para cima na “superfıcie” de Jupiter. (a)Sabendo que a pedra atinge uma altura maxima de 30 m ache o modulo da velocidadeinicial da pedra. (b) Com o valor encontrado em (b), calcule a altura maxima que umapedra lancada verticalmente na superfıcie da Lua atingiria. Dado: gravidade na superfıcieda Lua gLua = 1,6 m/s2.

Questao 20: Se um canhao dispara um projetil fazendo um angulo de 60◦ com ahorizontal. Se a velocidade do projetil e de 200 m/s, calcule:a) O tempo de voo do projetil.b) A distancia maxima que o projetil alcanca.c) A altura maxima do projetil.

Questao 21: Um jogador de futebol chuta uma bola a 0,2 m de altura acima do solo,de modo que seu angulo de lancamento seja de 60◦ com a horizontal e sua velocidadeinicial de 30 m/s. A 100 m do jogador esta uma cerca de 4 m de altura e a bola foichutada em direcao a ela. Nessas condicoes, a bola passara por cima da cerca?

Questao 22: Uma bola e lancada sobre uma mesa horizontal de 1 m de altura. Se abola chega ao chao a 1,4 m da base da mesa, calcule:a) A velocidade com que a bola deixou a mesa.b) O modulo da velocidade da bola ao tocar o chao.

Questao 23: Um aviao deve lancar um pacote de suprimentos para um grupo deexploradores perdidos no gelo. Quando o aviao passa exatamente sobre o grupo, o pacotee largado. Se a velocidade do aviao e de 40 m/s e esta a 100 m de altura, calcule:// a) Adistancia que o pacote ira cair do grupo.b) O tempo de queda do pacote.c) O valor das componentes vertical e horizontal da velocidade, assim que o pacote atingeo chao.

Questao 24: A orbita da Lua ao redor da Terra e aproximadamente circular, com

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um raio de 3,84×108 m. A Lua completa uma volta em torno da Terra 27,3 dias. Calcule:a) A velocidade escalar da Lua.b) A aceleracao centrıpeta da Lua.

Questao 25: O telescopio espacial Hubble esta em orbita quase circular da Terra.Se ele leva 90 minutos para completar uma orbita, que tem 600 km de altura e o raio daTerra e de 6.000 km, calcule:a) A velocidade escalar do telescopio.b) A aceleracao centrıpeta do telescopio.

Questao 26: Um ventilador possui pas de 0,4 m de comprimento que giram a 600RPM ou 1200 RPM, dependendo da vontade do usuario. Calcule:a) O modulo da velocidade tangencial de um ponto na ponta de uma das pas nas duasvelocidades do ventilador.b) A aceleracao centrıpeta na ponta da pa nas duas velocidades do ventilador.

Questao 27: As estrelas de neutrons possuem perıodos de rotacao menores que 1 s.Se o raio tıpico de uma delas e de 30 km, calcule o modulo da velocidade tangencial eaceleracao centrıpeta de um ponto no equador de uma estrela de neutros que possua 0,1s de perıodo de rotacao.

Questao 28: Uma estacao espacial circular com 120 m de diametro e posta a executarum movimento circular uniforme de modo que a aceleracao centrıfuga (que tem mesmomodulo e direcao que a aceleracao centrıpeta, mas sentido inverso) seja metade da ace-leracao da gravidade na Terra. Determine o modulo da velocidade tangencial com que aestacao tem de girar e qual sua frequencia de rotacao em RPMs.

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