Aula 13 - Laboratório - Força de Atrito

Abaixo você encontra o roteiro para o Laboratório sobre Força de Atrito.

Roteiro

Aula 12 - Exercícios de Sala

1>

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;

(c) o vetor Força Resultante.

3>

Aula 12 - Momento Linear e Impulso

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

Aula 11 - Exercícios de Classe

1> 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?

2> 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?

3> 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?

4> 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).

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

6> 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

7> 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 11 - Energia Cinética, Energia Potencial e Princípio de Conservação da Energia Mecânica

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

Veremos também um importante teorema que relaciona energia cinética e trabalho.

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 8 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

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