Física
TEMA 2 Gravitação. Estática. Hidrostática
Exercício 1
Um planeta descreve sua órbita em torno do Sol. Quais são as características dessa órbita. Qual é o significado dos termos afélio e periélio? Em qual dessas posições é maior a velocidade do planeta?
Resolução:
De acordo com a primeira lei de Kepler a órbita descrita por um planeta em torno do Sol é elíptica. O Sol ocupa um dos focos da elipse. Como consequência a distância do planeta ao Sol varia na órbita. A posição mais próxima do Sol é o periélio e a mais afastada o afélio. A velocidade do planeta é maior no periélio.
Resposta:
Órbita elíptica, periélio: perto, afélio: longe
A velocidade é maior no periélio.
Exercício 2
Vamos imaginar um planeta com massa 10 vezes superior à da Terra e cujo raio seja 2 vezes o raio terrestre. Sendo g a aceleração da gravidade na superfície da Terra, calcule a aceleração da gravidade na superfície do planeta em função de g e desprezando os efeitos de rotação.
Resolução:
A aceleração da gravidade na superfície de um planeta depende de sua massa e de seu raio, obedecendo à expressão: g = G.M/R2.
Assim temos: g = G.MT/RT2 (1) e gPlaneta = G.10MT/(2RT)2 (2)
Dividindo (2) por (1) vem: gPlaneta = 2,5 g
Resposta: 2,5 g
Exercício 3
Um astronauta em órbita flutua dentro da nave espacial como se não tivesse peso. Isso ocorre por que?
a) Sendo a órbita muito afastada da superfície terrestre, a atração da Terra sobre o astronauta é desprezível.
b) A aceleração da nave é alta.
c) A força que atua sobre a nave tende a jogar o astronauta para cima.
d) O astronauta e a nave estão sujeitos à mesma aceleração que é de natureza centrípeta.
e) A aceleração da nave é baixa.
Resolução:
A nave e o astronauta estão sob a ação da força de natureza gravitacional exercida pela Terra. Essa força funciona como resultante centrípeta e mantém a nave e o astronauta em órbita. Não há interação entre astronauta e nave. A situação assemelha-se a uma pessoa em queda livre sobre uma balança. A balança marcará zero.
Resposta: d
Exercício 4
Os antigos romanos foram os primeiros a usar extensivamente o arco arquitetônico em suas construções. A propriedade mais notável do arco é que as pedras que o compõem permanecem em equilíbrio devido somente às forças mútuas de contato, sem necessidade de argamassa para cimentá-las umas às outras. Considere que o arco da figura está em equilíbrio e que cada uma de suas pedras pesa 220 N.
Qual é o módulo, a direção e o sentido da resultante das forças que os blocos D e E aplicam no bloco C?
Resolução:
Estando o bloco C em equilíbrio, a resultante das forças que nele atuam deve ser nula. Portanto, o peso que é vertical e para baixo deve ser equilibrado por uma força de mesma direção, mesmo módulo e sentido oposto. A resultante das forças aplicadas pelos blocos D e E é vertical, para cima e tem intensidade igual a 220 N.
Resposta: 220 N, vertical, para cima.
Exercício 5
Duas forças de intensidades 3 N e 7 N, respectivamente, atuam sobre um ponto material. Em que intervalo está compreendida a intensidade da resultante?
Resolução:
As forças têm a mesma direção e sentidos opostos.
A resultante tem intensidade mínima FR = 7 - 3 => FR = 4 N.
As forças têm a mesma direção e o mesmo sentido.
A resultante tem intensidade máxima FR = 7 + 3 => FR = 10 N.
Portanto a resultante é maior ou igual a 4 N e menor ou igual a 10 N.
4 N ? FR ? 10 N
Resposta: 4 N ? FR ? 10 N
Exercício 6
Um corpo extenso está em equilíbrio sob a ação de 3 forças. Podemos dizer que essas forças têm necessariamente:
I) mesmo módulo e mesma direção.
II) módulos diferentes e mesma direção.
III) que estar situadas num mesmo plano, com linhas de ação concorrentes num único ponto ou paralelas.
Resolução:
A resposta correta é a III. Pelo teorema das três forças podemos afirmar que se um corpo está em equilíbrio sob a ação exclusiva de três forças, estas deverão ser coplanares e suas linhas de ação serão, necessariamente, concorrentes num único ponto ou paralelas.
Resposta: III)
Exercício 7
Um estudante aventureiro caminhando no deserto não prestou atenção à placa que dizia: Cuidado: Areia movediça. Ao entrar na região proibida ele começou a afundar. Sentindo que a aventura poderia ter um final trágico chamou os amigos que estavam próximos, abriu os braços e deitou-se de costas, como se estivesse boiando no mar. Ele agiu corretamente? Você saberia explicar por que?
Resolução:
O estudante sabia que se ficasse em pé a área de contato entre ele e a areia seria pequena, igual à da sola de seus sapatos. Como a pressão exercida por um corpo é igual ao quociente entre a intensidade da força aplicada e a área de contato, P = F/A, mantendo-se a força constante, quanto menor for a área, maior será a pressão. Deitado o estudante exerceu menos pressão sobra a areia e isso fez com que ele afundasse lentamente e seus amigos chegassem a tempo de lançar a corda salvadora.
Resposta: P = F/A
Exercício 8
A densidade de um corpo é igual ao quociente entre sua massa e seu volume.
d = m/V. Quando o corpo é maciço e homogêneo a densidade (d) coincide com a massa específica (?). Navios são feitos de aço, material cuja massa específica é maior do que a da água, mas flutuam devido à forma como são construídos, sua densidade é menor do que a da água.
Uma joia de prata pura, homogênea e maciça tem massa de 200 g e ocupa um volume de 20 cm3. Determine a densidade da jóia e a massa específica da prata.
Resolução:
Sendo a joia maciça e homogênea, a densidade da prata e sua massa específica podem ser calculadas dividindo-se a massa pelo volume.
Assim: d = ? = 200g/20cm3 => d = ? = 10 g/cm3.
Resposta: 10 g/cm3
Exercício 9
Acima de cada ponto da superfície terrestre há uma coluna de ar exercendo pressão - a pressão atmosférica. Torricelli verificou experimentalmente que essa pressão, ao nível do mar, é equivalente à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura. No Sistema Internacional de Unidades (SI) temos:
patm ? 1,013.105 N/m2 ou 76 cmHg ou 760 mmHg ou 1 atm (uma atmosfera)
De acordo com o teorema de Stevin, a pressão exercida por um líquido num ponto situado a uma profundidade H, é igual à pressão atmosférica mais a pressão exercida pela coluna líquida, dada pela expressão: d.g.H sendo d a densidade do líquido, g a aceleração da gravidade local e H a altura da coluna de líquido. Assim:
p = patm + dgH
Um reservatório contém água, cuja densidade é 1 g/cm3, até uma altura de 10 m.
A pressão atmosférica local é 105 N/m2 e a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2. Determine a pressão no fundo do reservatório expressa em N/m2.
Resolução:
Lembrando que 1 g/cm3 corresponde a 103 kg/m3, podemos escrever:
p = patm + dgH => p = 105 + 103.10.10 => p = 2.105 N/m2
Resposta: 2.105 N/m2
Exercício 10
Arquimedes de Siracusa descobriu que ao colocarmos um corpo em um líquido (vale para qualquer fluido) este fica sujeito à ação de uma força de direção vertical e sentido de baixo para cima, chamada Empuxo (E), cuja intensidade pode ser calculada:
E = df.Vf.g, onde:
df = densidade do fluido
Vf = volume de líquido (fluido) deslocado
g = aceleração da gravidade
(O volume de líquido (fluido) deslocado corresponde ao volume imerso)
(Fuvest-SP)
Numa experiência de laboratório, os alunos observaram que uma bola de massa especial afundava na água. Arquimedes, um aluno criativo, pôs sal na água e viu que a bola flutuou. Já Ulisses conseguiu o mesmo efeito modelando a massa sob forma de barquinho. Explique, com argumentos de Física, os efeitos observados por Arquimedes e por Ulisses.
Resolução:
Arquimedes - A dissolução do sal na água aumentou a sua densidade e consequentemente o empuxo sobre a bola.
Ulisses - Ao ser modelada na forma de barquinho, a massa teve a densidade diminuída por causa das cavidades internas, ficando menor do que a da água.
Resposta:
Arquimedes - densidade da água maior
Ulisses - densidade do barquinho menor
- Simulado - Resolução
Questões discursivas Questão 1: Com base no Teorema do Impulso que afirma "O impulso da força resultante que age num corpo, num dado intervalo de tempo, é igual à variação da quantidade de movimento do corpo no mesmo intervalo de tempo", resolva...
- Simulado De 22 De Dezembro - Resolução
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- Simulado De Segunda-feira ? 22 De Dezembro De 2014
Questões de múltipla escolha Questão 1: Um carro se desloca numa estrada horizontal e plana com velocidade constante de módulo 80 km/h. Pode-se afirmar que: a) A resultante de todas as forças que agem no carro tem o sentido do movimento. b) A resultante...
- Preparando-se Para O Enem
Leia o texto a seguir: O Teorema de Arquimedes estabelece que: ?Um corpo imerso parcialmente, ou totalmente, num líquido em equilíbrio sofre a ação de uma força vertical, orientada de baixo para cima, denominada empuxo, cuja intensidade é igual...
- Hidrostática Resumo
Conceito Pressão Denomina-se Pressão (p) o quociente entre a intensidade da força F e a Área A em que a força se distribui. P=F/A P=> Pressão F=> Força A=> Área Densidade absoluta ou massa específica Denomina-se Densidade absoluta ou massa...
Física
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TEMA 2
Exercício 1
Um planeta descreve sua órbita em torno do Sol. Quais são as características dessa órbita. Qual é o significado dos termos afélio e periélio? Em qual dessas posições é maior a velocidade do planeta?
Resolução:
De acordo com a primeira lei de Kepler a órbita descrita por um planeta em torno do Sol é elíptica. O Sol ocupa um dos focos da elipse. Como consequência a distância do planeta ao Sol varia na órbita. A posição mais próxima do Sol é o periélio e a mais afastada o afélio. A velocidade do planeta é maior no periélio.
Resposta:
Órbita elíptica, periélio: perto, afélio: longe
A velocidade é maior no periélio.
Exercício 2
Vamos imaginar um planeta com massa 10 vezes superior à da Terra e cujo raio seja 2 vezes o raio terrestre. Sendo g a aceleração da gravidade na superfície da Terra, calcule a aceleração da gravidade na superfície do planeta em função de g e desprezando os efeitos de rotação.
Resolução:
A aceleração da gravidade na superfície de um planeta depende de sua massa e de seu raio, obedecendo à expressão: g = G.M/R2.
Assim temos: g = G.MT/RT2 (1) e gPlaneta = G.10MT/(2RT)2 (2)
Dividindo (2) por (1) vem: gPlaneta = 2,5 g
Resposta: 2,5 g
Exercício 3
Um astronauta em órbita flutua dentro da nave espacial como se não tivesse peso. Isso ocorre por que?
a) Sendo a órbita muito afastada da superfície terrestre, a atração da Terra sobre o astronauta é desprezível.
b) A aceleração da nave é alta.
c) A força que atua sobre a nave tende a jogar o astronauta para cima.
d) O astronauta e a nave estão sujeitos à mesma aceleração que é de natureza centrípeta.
e) A aceleração da nave é baixa.
Resolução:
A nave e o astronauta estão sob a ação da força de natureza gravitacional exercida pela Terra. Essa força funciona como resultante centrípeta e mantém a nave e o astronauta em órbita. Não há interação entre astronauta e nave. A situação assemelha-se a uma pessoa em queda livre sobre uma balança. A balança marcará zero.
Resposta: d
Exercício 4
Os antigos romanos foram os primeiros a usar extensivamente o arco arquitetônico em suas construções. A propriedade mais notável do arco é que as pedras que o compõem permanecem em equilíbrio devido somente às forças mútuas de contato, sem necessidade de argamassa para cimentá-las umas às outras. Considere que o arco da figura está em equilíbrio e que cada uma de suas pedras pesa 220 N.
Qual é o módulo, a direção e o sentido da resultante das forças que os blocos D e E aplicam no bloco C?
Resolução:
Estando o bloco C em equilíbrio, a resultante das forças que nele atuam deve ser nula. Portanto, o peso que é vertical e para baixo deve ser equilibrado por uma força de mesma direção, mesmo módulo e sentido oposto. A resultante das forças aplicadas pelos blocos D e E é vertical, para cima e tem intensidade igual a 220 N.
Resposta: 220 N, vertical, para cima.
Exercício 5
Duas forças de intensidades 3 N e 7 N, respectivamente, atuam sobre um ponto material. Em que intervalo está compreendida a intensidade da resultante?
Resolução:
As forças têm a mesma direção e sentidos opostos.
A resultante tem intensidade mínima FR = 7 - 3 => FR = 4 N.
As forças têm a mesma direção e o mesmo sentido.
A resultante tem intensidade máxima FR = 7 + 3 => FR = 10 N.
Portanto a resultante é maior ou igual a 4 N e menor ou igual a 10 N.
4 N ? FR ? 10 N
Resposta: 4 N ? FR ? 10 N
Exercício 6
Um corpo extenso está em equilíbrio sob a ação de 3 forças. Podemos dizer que essas forças têm necessariamente:
I) mesmo módulo e mesma direção.
II) módulos diferentes e mesma direção.
III) que estar situadas num mesmo plano, com linhas de ação concorrentes num único ponto ou paralelas.
Resolução:
A resposta correta é a III. Pelo teorema das três forças podemos afirmar que se um corpo está em equilíbrio sob a ação exclusiva de três forças, estas deverão ser coplanares e suas linhas de ação serão, necessariamente, concorrentes num único ponto ou paralelas.
Resposta: III)
Exercício 7
Um estudante aventureiro caminhando no deserto não prestou atenção à placa que dizia: Cuidado: Areia movediça. Ao entrar na região proibida ele começou a afundar. Sentindo que a aventura poderia ter um final trágico chamou os amigos que estavam próximos, abriu os braços e deitou-se de costas, como se estivesse boiando no mar. Ele agiu corretamente? Você saberia explicar por que?
Resolução:
O estudante sabia que se ficasse em pé a área de contato entre ele e a areia seria pequena, igual à da sola de seus sapatos. Como a pressão exercida por um corpo é igual ao quociente entre a intensidade da força aplicada e a área de contato, P = F/A, mantendo-se a força constante, quanto menor for a área, maior será a pressão. Deitado o estudante exerceu menos pressão sobra a areia e isso fez com que ele afundasse lentamente e seus amigos chegassem a tempo de lançar a corda salvadora.
Resposta: P = F/A
Exercício 8
A densidade de um corpo é igual ao quociente entre sua massa e seu volume.
d = m/V. Quando o corpo é maciço e homogêneo a densidade (d) coincide com a massa específica (?). Navios são feitos de aço, material cuja massa específica é maior do que a da água, mas flutuam devido à forma como são construídos, sua densidade é menor do que a da água.
Uma joia de prata pura, homogênea e maciça tem massa de 200 g e ocupa um volume de 20 cm3. Determine a densidade da jóia e a massa específica da prata.
Resolução:
Sendo a joia maciça e homogênea, a densidade da prata e sua massa específica podem ser calculadas dividindo-se a massa pelo volume.
Assim: d = ? = 200g/20cm3 => d = ? = 10 g/cm3.
Resposta: 10 g/cm3
Exercício 9
Acima de cada ponto da superfície terrestre há uma coluna de ar exercendo pressão - a pressão atmosférica. Torricelli verificou experimentalmente que essa pressão, ao nível do mar, é equivalente à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura. No Sistema Internacional de Unidades (SI) temos:
patm ? 1,013.105 N/m2 ou 76 cmHg ou 760 mmHg ou 1 atm (uma atmosfera)
De acordo com o teorema de Stevin, a pressão exercida por um líquido num ponto situado a uma profundidade H, é igual à pressão atmosférica mais a pressão exercida pela coluna líquida, dada pela expressão: d.g.H sendo d a densidade do líquido, g a aceleração da gravidade local e H a altura da coluna de líquido. Assim:
p = patm + dgH
Um reservatório contém água, cuja densidade é 1 g/cm3, até uma altura de 10 m.
A pressão atmosférica local é 105 N/m2 e a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2. Determine a pressão no fundo do reservatório expressa em N/m2.
Resolução:
Lembrando que 1 g/cm3 corresponde a 103 kg/m3, podemos escrever:
p = patm + dgH => p = 105 + 103.10.10 => p = 2.105 N/m2
Resposta: 2.105 N/m2
Exercício 10
Arquimedes de Siracusa descobriu que ao colocarmos um corpo em um líquido (vale para qualquer fluido) este fica sujeito à ação de uma força de direção vertical e sentido de baixo para cima, chamada Empuxo (E), cuja intensidade pode ser calculada:
E = df.Vf.g, onde:
df = densidade do fluido
Vf = volume de líquido (fluido) deslocado
g = aceleração da gravidade
(O volume de líquido (fluido) deslocado corresponde ao volume imerso)
(Fuvest-SP)
Numa experiência de laboratório, os alunos observaram que uma bola de massa especial afundava na água. Arquimedes, um aluno criativo, pôs sal na água e viu que a bola flutuou. Já Ulisses conseguiu o mesmo efeito modelando a massa sob forma de barquinho. Explique, com argumentos de Física, os efeitos observados por Arquimedes e por Ulisses.
Resolução:
Arquimedes - A dissolução do sal na água aumentou a sua densidade e consequentemente o empuxo sobre a bola.
Ulisses - Ao ser modelada na forma de barquinho, a massa teve a densidade diminuída por causa das cavidades internas, ficando menor do que a da água.
Resposta:
Arquimedes - densidade da água maior
Ulisses - densidade do barquinho menor
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- Simulado - Resolução
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