Física 16 A Flashcards
(20 cards)
Um corpo desce um plano inclinado com movimento uniforme, sob as leis de Newton. O peso (P) é decomposto em P_x = P·sen30° (paralelo) e P_y = P·cos30° (perpendicular), com sen30° ≈ 0,5 e cos30° ≈ 0,9. A normal (N = P·cos30°) é menor que o peso. A força de atrito (F_at = P·sen30°) equilibra P_x. A dificuldade é decompor o peso corretamente para calcular N e F_at.
Um corpo desce um plano inclinado com ângulo θ = 30°, e a questão pede para calcular a aceleração, sem fornecer a massa. A massa não é necessária, pois a aceleração (a) de um corpo em um plano inclinado, sem atrito, depende apenas da gravidade (g ≈ 10 m/s²) e do ângulo: a = g·senθ. Para θ = 30° (sen30° = 0,5), a = 10·0,5 = 5 m/s². A aceleração não depende da massa, mas aumenta com a inclinação (maior θ, maior a). Cuidado com pegadinhas que sugerem a necessidade da massa.
Qual é a aceleração de um corpo que desce uma rampa sem atrito com inclinação de 30°, e essa aceleração varia entre dois pontos da rampa? Explique por que a aceleração é constante, mesmo com a velocidade aumentando.
Um corpo desce uma rampa sem atrito, com ângulo θ, passando pelos pontos 1 e 2. A aceleração, dada por a = g·senθ, é constante, pois g e θ não mudam. Assim, a aceleração é igual nos pontos 1 e 2, embora a velocidade aumente (v₂ > v₁) devido ao movimento retilíneo uniformemente acelerado.
Dois corpos descem planos inclinados sem atrito com o mesmo ângulo de 60°, mas com massas diferentes (m e 2m). Qual corpo tem maior aceleração, ou são iguais? Explique por que a massa não influencia a aceleração.
Dois corpos, com massas m e 2m, descem planos inclinados sem atrito, ambos com ângulo θ = 60°. A aceleração é dada por a = g·senθ, onde g é a gravidade (constante) e senθ depende do ângulo. Como θ é igual (60°) e g é o mesmo, a aceleração é idêntica para ambos (a₁ = a₂). A massa não afeta a aceleração, pois ela se cancela na fórmula, mostrando que a aceleração depende apenas de g e θ, não da massa.
Um corpo desce rampas sem atrito com inclinações de 60° (rampa 1) e 30° (rampa 2). Em qual rampa a aceleração e a velocidade final são maiores? Como a mudança de aceleração afeta o gráfico de velocidade versus tempo, com velocidade inicial zero?
A aceleração em rampas sem atrito é a = g·senθ. Na rampa 1 (θ = 60°), a₁ ≈ 8,66 m/s²; na rampa 2 (θ = 30°), a₂ = 5 m/s². A aceleração e a velocidade final (v = a·t) são maiores na rampa 1. No gráfico velocidade versus tempo, o movimento é retilíneo uniformemente acelerado (v₀ = 0), com inclinação (aceleração) maior na rampa 1. Ao passar para a rampa 2, a inclinação diminui devido à menor aceleração.
Um corpo desce três rampas sem atrito: rampa 1 (θ₁ < 90°), rampa 2 (θ₂ < θ₁), e rampa 3 (vertical, 90°). Em qual posição a aceleração é maior, e como a inclinação afeta a aceleração?
A aceleração em rampas sem atrito é a = g·senθ (g ≈ 10 m/s²). Rampa 1: a₁ = g·senθ₁; rampa 2: a₂ = g·senθ₂; rampa 3: a₃ = g·sen90° = g. Como θ₃ = 90° > θ₁ > θ₂, a aceleração é maior na rampa 3 (a₃ = 10 m/s²), seguida pela rampa 1, e menor na rampa 2. Maior inclinação implica maior aceleração.
Um corpo desce uma trajetória curva, passando pelas posições 1, 2 e 3, com tangentes formando planos inclinados de inclinações θ₁, θ₂ e θ₃ (θ₃ > θ₁ > θ₂). Em qual posição a aceleração e a velocidade são maiores? Como inclinação afeta aceleração e velocidade?
Sem atrito, a aceleração é a = g·senθ (g ≈ 10 m/s²). A maior inclinação (θ₃) na posição 3 resulta na maior aceleração (a₃ > a₁ > a₂). A velocidade, que aumenta com o tempo no movimento acelerado, é maior na posição 3 (v₃ > v₂ > v₁) devido ao maior tempo de descida e aceleração acumulada. A aceleração depende da inclinação, enquanto a velocidade cresce com o tempo e a aceleração.
Um corpo desce uma rampa sem atrito com inclinação de 60° (situação 1) ou cai livremente de 20 metros (situação 2, equivalente a uma rampa de 90°). Em qual situação a aceleração e a velocidade final são maiores? Por que o tempo de descida afeta a velocidade?
Na situação 1, a aceleração é a₁ = g·sen60° ≈ 8,66 m/s²; na situação 2 (queda livre), a₂ = g ≈ 10 m/s². A aceleração é maior na situação 2. A velocidade final é maior na situação 2, pois o tempo de descida é menor (t₂ = √(2h/g) para h = 20 m) e a aceleração é maior, resultando em v₂ = a₂·t₂ > v₁ = a₁·t₁. O menor tempo e maior aceleração na queda livre levam a maior velocidade final.
Um corpo é abandonado de 20 metros em duas rampas sem atrito: situação A (60°) e situação B (30°). Em qual a aceleração é maior, e qual corpo chega ao chão primeiro? Como a inclinação afeta aceleração e tempo de descida?
Na situação A (θ = 60°), a aceleração é a_A ≈ 8,66 m/s²; na B (θ = 30°), a_B = 5 m/s². A maior inclinação da rampa A resulta em maior aceleração. O corpo A chega ao chão primeiro, com maior velocidade final, devido ao menor tempo de descida (t_A < t_B). A diferença de altura entre os corpos aumenta, pois B, com menor aceleração, fica para trás.
No exemplo 21, um corpo parte da mesma altura em duas situações: situação 1 (queda livre, rampa de 90°) e situação 2 (lançamento horizontal, rampa de 0° no eixo vertical). Como se comparam as acelerações verticais, e qual chega ao chão primeiro? Como o exemplo 21 difere do exemplo 20?
Na situação 1 (queda livre, θ = 90°), a aceleração vertical é a₁ = g ≈ 10 m/s²; na situação 2 (lançamento horizontal), a₂ = g (mesma aceleração vertical). Como a₁ = a₂, ambos chegam ao chão simultaneamente (t = √(2h/g)). A situação 2 tem velocidade horizontal, mas não afeta o tempo vertical. Diferente do exemplo 20 (rampas de 60° e 30°, com acelerações distintas), o exemplo 21 tem acelerações verticais iguais devido à queda livre em ambas as situações.
No exemplo 22, um ônibus acelera constantemente, e um corpo preso por um barbante forma 70° com a vertical. Qual é a aceleração do ônibus, sabendo que ela iguala a do corpo? Use g ≈ 10 m/s².
O corpo no ônibus, inclinado a θ = 70°, tem aceleração a igual à do ônibus. Pela segunda lei de Newton, peso (P = m·g) e tensão (T) equilibram-se: T·senθ = m·a (horizontal) e T·cosθ = m·g (vertical). Dividindo, a/g = tanθ. Com tan70° ≈ 2,75, a = g·tan70° ≈ 27,5 m/s². A aceleração do ônibus é ≈ 27,5 m/s², encontrada sem a massa, usando decomposição vetorial.
Nota: Se a questão cita 17 m/s², pode indicar θ ≈ 59,5° (tan⁻¹(1,7)), sugerindo discrepância nos dados.
Uma pessoa de 70 kg está em repouso numa balança de farmácia (g = 10 m/s²). O que a balança mede, e qual seu valor? Por que ela não mede diretamente o peso?
A balança mede a força normal (N), igual ao peso (P = m·g = 700 N) em repouso, indicando 700 N (ou 70 kg em escalas práticas). A normal, também chamada força de compressão, equilibra o peso. A balança não mede o peso diretamente, mas a reação da normal, que coincide com o peso em equilíbrio.
Uma pessoa de 70 kg está numa balança em um elevador com velocidade constante (g = 10 m/s²). O que a balança mede, e por que?
A balança mede a força normal (N = 700 N), igual ao peso (P = 700 N), pois, em movimento uniforme (aceleração zero), a normal equilibra o peso. A leitura é 700 N (ou 70 kg em escalas práticas), idêntica ao peso, sem influência do movimento do elevador.
Uma pessoa de 70 kg está numa balança em um elevador subindo com aceleração de 2 m/s² (g = 10 m/s²). Quanto a balança mede, e o que é peso aparente?
A balança mede a força normal, N = 700 + 70·2 = 840 N, maior que o peso (700 N), pois a normal supera o peso para acelerar o elevador para cima (F_R = m·a). O peso aparente é a normal (840 N), causando a sensação de maior peso.
Uma pessoa de 70 kg está numa balança em um elevador que sobe com desaceleração de 2 m/s² (g = 10 m/s²). Quanto a balança mede, e por que a pessoa se sente mais leve?
A balança mede a força normal, N = 700 - 70·2 = 560 N, menor que o peso (700 N), pois a desaceleração para baixo (a = -2 m/s²) exige uma força resultante descendente (N < P). O peso aparente (560 N) causa a sensação de leveza, refletindo a menor força de compressão.
Uma pessoa de 70 kg está numa balança em um elevador descendo com aceleração de 2 m/s² (g = 10 m/s²). Quanto a balança mede, e por que a pessoa se sente mais leve?
A balança mede a força normal, N = 700 - 70·2 = 560 N, menor que o peso (700 N), pois a aceleração descendente (a = 2 m/s²) requer uma força resultante para baixo (N < P). O peso aparente (560 N) causa a sensação de leveza devido à menor força de compressão.
Uma pessoa de 70 kg está numa balança em um elevador descendo com desaceleração de 2 m/s² (g = 10 m/s²). Quanto a balança mede, e por que a pessoa se sente mais pesada?
A balança mede a força normal, N = 700 + 70·2 = 840 N, maior que o peso (700 N), pois a desaceleração (a = -2 m/s², para cima) exige uma força resultante ascendente (N > P). O peso aparente (840 N) causa a sensação de maior peso devido à maior força de compressão.
Uma pessoa de 70 kg está numa balança em um elevador em queda livre (g = 10 m/s²). Por que a balança marca zero, e qual é a sensação da pessoa?
Em queda livre (a = g = 10 m/s²), a força normal é zero (N = 0), pois só o peso (700 N) atua, fazendo a balança marcar zero. A pessoa sente imponderabilidade (ausência de peso), flutuando sem contato com a balança, apesar de ter peso.
Um dinamômetro tem um bloco de 30 N pendurado, em equilíbrio. O que ele mede, e qual o valor?
O dinamômetro mede a força elástica (F_el), que, em equilíbrio, iguala o peso do bloco (P = 30 N). Assim, marca 30 N, correspondente ao peso, pois a mola contrabalança o peso do bloco.
Um dinamômetro com um corpo de 2 kg está em um elevador subindo com aceleração de 2 m/s² (g = 10 m/s²). Quanto ele mede, e por que é maior que o peso?
O dinamômetro mede a força elástica, F_el = 20 + 2·2 = 24 N, maior que o peso (20 N), pois a mola contrabalança o peso e a aceleração ascendente (a = 2 m/s²). A força elástica (24 N) é o peso aparente, refletindo a maior tensão na mola.
