Física Geral e Experimental - Mecânica: outubro 2020

sábado, 31 de outubro de 2020

Aula 10 - Exercícios de Sala

2> O vetor posição de um corredor de maratona é r = (15 t - tˆ2) i + (14tˆ3) j, sabendo que a massa desse corredor é de 52 kg, determine:

(a) o vetor velocidade;

(b) o vetor momento linear;

Aula 10 - Momento Linear e Impulso

Aula de Hoje

Iniciaremos nossa aula recordando os temas da aula anterior e resolvendo exercícios do Princípio de Conservação da Energia Mecânica.

Logo após começaremos a discutir sobre momento linear e impulso.

Mostraremos como determinar o momento linear e também o impulso sobre um corpo. Veremos que no caso da força ser constante temos o produto da Força pelo intervalo de tempo, para determinarmos o Impulso. No caso dessa força ser variada devemos calcular a área do gráfico F x t, no intervalo de tempo desejado. De forma mais geral, temos que o Impulso é a integral entre t1 e t2 de F dt.

Momento Linear - Unicamp

Demonstraremos o teorema do Impulso.

O Teorema do Impulso pode ser aplicado em exercícios de colisões.

Faremos exemplo sobre o Princípio de Conservação.

Exercício sobre Montanha Russa

segunda-feira, 26 de outubro de 2020

Aula 9 - Exercícios de Sala

1> Uma criança de 30 kg desliza num escorregador de 2 m de altura e atinge o solo em 3 s. Calcule o trabalho do peso da criança e sua potência média nesse intervalo de tempo (Dado g = 10 m/s²).

2> Qual é a constante elástica de uma mola que armazena 25 J de energia potencial ao ser comprimida 7,5 cm?

3> Você deixa cair um livro de 2 kg para uma amiga que está na calçada, a um distância D = 10,0 m abaixo de você. Se as mãos estendidas de sua amiga estão a uma distância d = 1,5 m acima do solo, (a) qual é o trabalho Wg realizado pela força gravitacional sobre o livro até ele cair nas mãos de sua amiga? (b) Qual é a variação da energia potencial DeltaU do sistema livro-Terra durante a queda? Se a energia potencial gravitacional U do sistema é considerada nula no nível do solo, qual é o valor de U (c) quando você deixa cair o livro e (d) quando ele chega às mãos de sua amiga? Suponha agora que o valor de U é 100 J ao nível do solo, e calcule novamente (e) Wg, (f) DeltaU, (g) U no ponto onde você deixou cair o livro e (h) U no ponto em que chegou às mãos de sua amiga.

Exercícios retirados de Fundamentos da Física - Volume 1 - Halliday e Resnik - LTC

4> Na montanha russa Montezum do Hopi Hari, o ponto mais alto da trajetória possui 44 m (ponto A). Um carrinho com 400 kg de massa e com três pessoas (massa média de cada pessoa igual a 50 kg) é abandonado do repouso desse ponto A. Pergunta-se:

(a) qual o valor da velocidade do carrinho (cheio) no ponto B, que está colocado no chão (logo após ao ponto A)?

(b) qual a energia cinética do carrinho (cheio) no ponto C que está 20 m de altura?

(c) se a velocidade do carrinho (cheio) ao atingir sua máxima velocidade com atrito é igual a 105 km/h (ponto B), determine a energia dissipada.

Aula 9 - Energia Potencial e Princípio de Conservação da Energia Mecânica

Link da aula de Hoje

Falaremos da Energia Potencial Gravitacional e Elástica e de um dos princípios mais importantes da Física. O Princípio de Conservação da Energia Mecânica.

Em nossa aula 9 iniciaremos o tema de Energia Potencial, energia essa que se armazena para uso posterior. Mostraremos que a montanha russa é grande exemplo disso.

Resolveremos vários exercícios abordando o tema e relacionaremos a importância de guardar energia para utilização no momento que existe a necessidade.

Universo Mecânico - Energia Potencial

Teremos Laboratório Virtual

sábado, 17 de outubro de 2020

Aula 8 - Exercício de Sala

1> O gráfico abaixo mostra como a força aplicada sobre uma partícula varia com seu deslocamento. Determine o trabalho realizado pela força F entre 0 e 6 m.

Classifique, quanto ao tipo de trabalho nos trechos de 0 a 3 m, de 3 m a 5 m e 5 m a 6 m.

2> Observe a figura abaixo:

O corpo acima desloca-se 15 m. Sabendo que o ângulo entre a força F e o deslocamento é de 60°, determine o trabalho realizado pelas forças:

(a) F; (b) Atrito; (c) Peso; (d) Normal.

3> Em 1975, o teto do velódromo de Montreal, com um peso de 360 kN, foi levantado 10 cm para que pudesse ser centralizado. Que trabalho foi realizado sobre o teto pelas forças que o ergueram?

4> Durante o semestre de primavera do MIT, os estudantes de dois dormitórios vizinhos travavam batalhas com grandes catapultas feitas com meias elásticas montadas nas molduras das janelas. Uma bola de aniversário cheia de corante é colocada em uma bolsa presa na meia, que é esticada até a extremidade do quarto. Suponha que a meia esticada obedeça à lei de Hooke com uma constante elástica de 100N/m. Se a meia é esticada 5m e liberada, que trabalho a força elástica da meia realiza sobre a bola quando a meia volta ao comprimento normal?

5> Se um foguete Saturno V e uma espaçonave Apolo acoplada ao foguete tinham uma massa total de 2,9 x 10ˆ5 kg, qual era a energia cinética quando atingiram uma velocidade de 11,2 km/s?

6> Em 10 de agosto de 1972, um grande meteorito atravessou a atmosfera terrestre sobre o oeste dos EUA e Canadá, como uma pedra que ricocheteia na água. A bola de fogo resultante foi tão forte que pôde ser vista à luz do dia e era mais intensa que o rastro deixado por um meteorito comum. A massa do meteorito era aproximadamente 4x10⁶ kg; sua velocidade era de cerca de 15km/s. Se ele tivesse penetrado a atmosfera verticalmente, teria atingido a superfície da Terra com aproximadamente a mesma velocidade.

a) Calcule a perda de energia cinética do meteorito (em Joules) que estaria associada com o impacto vertical.

b) Expresse a energia como um múltiplo da energia de explosivo de 1 megaton de TNT, que é de 4,2x10¹⁵ J.

c) A energia associada com a explosão da bomba atômica sobre Hiroshima era equivalente a 13 quilotons de TNT. A quantas bombas de Hiroshima o impacto do meteorito seria equivalente?

7> Um bloco de 250g é deixado cair sobre uma mola vertical, inicialmente relaxada, de constante elástica k=2,5N/cm. O bloco passa a ficar preso a mola, comprimindo-a 12cm até parar momentaneamente. Nesta compressão: (a) qual é o trabalho realizado pela força gravitacional que age sobre ele? (b) qual é o trabalho realizado pela força da mola? (c) qual é a velocidade do bloco imediatamente antes dele atingir a mola? (d) se a velocidade no momento de impacto com a mola for duplicada, qual será a compressão máxima desta?

8> Um elevador carregado tem uma massa de 3,0 x 10ˆ3 kg e sobe 210m em 23s, com velocidade constante. Qual é a taxa média com a qual a força do cabo do elevador realiza trabalho sobre o elevador?

Aula 8 - Trabalho e Energia Cinética

Link da Aula de Hoje

Em nossa aula 8, abordaremos o tema trabalho. Definição, aplicações e tipos. Logo depois definiremos energia cinética e relacionaremos com trabalho.

Iniciaremos o estudo do Trabalho de uma força, mostraremos a importância do conceito e sua relação com energia.

Veremos que no SI, trabalho é medido em Joule (J), homenagem essa a James Prescott Joule:

Seu experimento:

História de Joule - Parte 1 e 2 (em espanhol)

A História da Energia

A Construção de Itaipu

Mostraremos que Potência é a rapidez com que um trabalho é realizado, veremos como calcular e suas respectivas unidades.

Falaremos da Energia Cinética, energia ligada ao movimento de um corpo.