LISTA 1 - CINEMATICA UNIDIMENSIONAL_Cary

Lista1: Cinemática Unidimensional
Lista 1: Cinemática Unidimensional
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Importante:
i. Nas cinco páginas seguintes contém problemas para se
serem resolvidos e entregues.
ii. Ler os enunciados com atenção.
iii. Responder
esponder a questão de forma organizada, mostrando o seu raciocínio de forma coerente.
iv. Analisar a resposta respondendo: ela faz sentido? Isso lhe ajudará a encontrar erros!
1. O Cel. Stapp, USAF, participou de um estudo sobre sobrevivência de um piloto após uma ejeção de
emergência. No dia 19 de março de 1954, ele montou em um trenó com propulsão de foguete a uma
velocidade de 1,0x10³ km/h. Ele e o trenó chegaram
chegaram em segurança ao repouso em 1,40 s. Determine:
a) a aceleração negativa que ele experimentou;
b) a distância que ele percorreu durante a ação da aceleração negativa.
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2. As posições de dois carros em pistas paralelas de um trecho reto de uma autoestrada estão plotadas,
como funções do tempo, na figura. Tome valores positivos para x à direita da origem. Responda
qualitativamente o seguinte: (aa)) Acontece dos dois carros estarem, momentaneamente, lado a lado?
Caso afirmativo, indique o tempo (ou os tempos)
tempos) em que isto ocorre no eixo. (b) Eles estão sempre
viajando no mesmo sentido ou pode ocorrer de eles viajarem em sentidos opostos? Caso afirmativo,
quando? (c)) Eles chegam a viajar com a mesma velocidade? Caso afirmativo, quando? (d)
( Quando é
que os dois carros estão o mais afastados entre si? (e) Esboce (sem
sem números
números) a curva velocidade
versus tempo para cada carro.
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3. Um carro, viajando com uma velocidade constante de 20 m/s, passa por um cruzamento no tempo
t = 0. Um segundo carro viajando com uma velocidade constante de 30 m/s no mesmo sentido, passa
pelo mesmo cruzamento 5,0 s após. (a) Esboce as funções posição x1(t) e x2(t) para os dois carros para
o intervalo 0 ≤ t ≤ 20 s. (b) Determine quando o segundo carro ultrapassará o primeiro. (c) A que
distância do cruzamento os carros estarão quando emparelharem? (d) Onde está o primeiro carro
quando segundo carro passa pelo cruzamento?
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4. Um motorista A viajando com a velocidade constante de 125 km/h, passa por um cartaz. Um carropatrulha parte do repouso com aceleração constante de 80 km/h/s até atingir sua velocidade máxima
de 190 km/h, que é mantida até alcançar o motorista. (a) Quanto tempo leva o carro-patrulha para
alcançar o motorista A se ele arranca exatamente quando o motorista passa? (b) Qual a distância
percorrida por cada carro? (c) Esboce x(t) para cada carro.
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5. Um peão ousado está sentado em um galho de árvore e quer cair verticalmente em um cavalo que está
galopando logo abaixo. A velocidade constante do cavalo é 10,0 m/s, e a distância do galho para a
sela é 3,00 m.
a) Qual deve ser a distância horizontal entre a sela e o galho quando o peão se movimentar?
b) Durante qual intervalo de tempo ele fica no ar?
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Questões:
(A) É possível existir uma aceleração nula e velocidade diferente de zero? Explique usando um gráfico
v versus t.
(B) Quais das curvas posição versus tempo apresentadas na figura, mostram melhor o movimento de um
objeto (a)) com aceleração positiva, ((b)) com velocidade constante positiva, (c)
( que está sempre em
repouso e (d)) com aceleração negativa? (Pode haver mais de uma resposta correta para cad
cada parte do
problema).
(C) Você lança uma bola de tênis verticalmente para cima e ela atinge uma altura máxima maior do que a
sua altura. O módulo da aceleração é enquanto ela está sendo lançada ou logo depois que ela deixa a
sua mão? Explique.
(D) Um objeto é lançado para cima de uma altura h. Mostre que o tempo para que ele retorne à sua posição
inicial de lançamento é igual ao dobro do tempo que o objeto leva para atingir sua posição máxima.
(E) Sejam os vetores A, B e C indicados na figura com as suas magnitudes
magnitudes e direções. (a) Escreva cada
vetor indicado na figura em termos dos vetores unitários i e j.. (b) Utilizando o método das
componentes, determine o módulo, a direção e o sentido da soma
vetorial A + B.. Calcule, novamente, o módulo dessa soma
utilizando a lei dos cossenos. (c) Calcule o vetor D tal que satisfaça
a equação A +B + C +D =0.. Esboce-o
Esboce na figura. (d) Determine o
ângulo que o vetor D faz com o eixo x positivo.
Exercícios e Problemas
1) Exercício corrigido em aula de monitoria
Um ônibus acelera a 1,5 m/s², a partir do repouso, durante 12 s. Depois, ele viaja com velocidade
constante por 25 s após o que ele freia até parar, com uma aceleração de 1,5 m/s². (a) Qual a
distância total percorrida pelo ônibus? (b) Qual a velocidade média atingida?
da?
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2) Uma partícula parte da origem em t=0 e se move ao longo eixo x.. O gráfico da velocidade da
partícula em função do tempo é mostrado na figura. (a)
( ) Em que intervalo de tempo a aceleração é
positiva, negativa ou nula? (b)) Qual é a distância percorrida pe
pela
la partícula em 16s?
3) Exercício corrigido em aula de monitoria
Um foguete é lançado verticalmente e sobe com uma aceleração constante de 20,0m/s2 durante um
minuto. O seu combustível acaba
a
e ele continua a mover-se como uma partícula em queda livre.
(a)) Qual é a altura máxima atingida pelo foguete? ((b)) Qual o tempo total percorrido entre o
lançamento até o retorno ao solo? (c)
( Faça o gráfico de posição versus tempo desde o lançamento
até o retorno ao solo.
4) Em t=0, um alpinista, de forma acidental,
acidental, deixa um grampo cair livremente em um ponto alto de um
paredão de rocha até um vale abaixo. Após um curto intervalo de tempo, seu companheiro de
escalada, que está 10 m acima dele no paredão, lança
outro grampo para baixo. As posições y dos grampos
versus t durante as quedas são dadas na figura. Com que
velocidade o segundo grampo foi lançado?
5) Uma estudante lança um jogo de chaves verticalmente
para cima para sua colega de república, que está em uma janela 4,00 m acima. A segunda estudante
pega as chaves 1,50 s depois. (a)) Com que velocidade inicial as chaves foram lançadas? (b)
( Qual era
a velocidade das chaves imediatamente antes de serem pegas?
6) A figura mostra a velocidade v versus a altura y para uma bola
lançada diretamente para cima, ao longo do eixo y. A velocidade
na altura yA é vA. A velocidade na altura yB é vA/3. A distância d é
0,40m. Quanto vale a velocidade vA?
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7) Uma pedra é atirada verticalmente para cima a partir da borda do topo de um edifício. A pedra
atinge sua altura máxima acima do topo do edifício 1,60s após ter sido atirada. Então, após quase
tocar a borda do edifício em seu movimento para baixo, a pedra atinge o chão 6,00s após ter sido
lançada. (a)) Com que velocidade a pedra foi lançada para cima? (b)
( ) Qual é a altura máxima acima
do topo do edifício
fício alcançada pela pedra e, ((c) qual é a altura do edifício?
8) Quando um balão científico descontrolado sobe a 19,6m/s, um de seus
conjuntos de instrumentos desprende-se
desprende
e cai livremente. A figura
fornece a velocidade
idade vertical do conjunto versus tempo, do momento
em que se desprende até o instante em que atinge o solo. (a)
( Qual a
altura máxima que ele atinge a partir do ponto em que se desprende?
(b)) Em que ponto acima do solo o conjunto se desprende
desprende?
9) A velocidade de uma bala enquanto percorre o cano de um rifle em direção à boca da arma é dada
por
5,00 10
3,00 10
onde v é dado em metros por segundo e t em segundos. A aceleração da bala assim que sai do cano
é zero. (a) Determine a aceleração
ração e posição da bala como funções do tempo quando a bala está no
cano. (b)) Determine o intervalo de tempo durante o qual a bala é acelerada. ((c) Encontre a
velocidade com a qual a bala sai do cano. (d)
( ) Qual é o comprimento do cano?
10) A figura representa parte dos dados de desempenho de um carro. (a)
( ) Calcule a distância total por ele
percorrida. (b)) Que distância o carro percorre entre os instantes t = 10 s e t = 40 s?
(c) Desenhe
um gráfico de aceleração versus tempo entre t = 0 e t = 50 s. (d) Escreva
screva uma equação para x como
função do tempo para cada fase do movimento, representado pelos segmentos 0a, ab e bc. (e) Qual é
a velocidade média do carro entre t = 0 e t = 50 s.
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RESPOSTAS:
1) (a) 666 m; (b) 13,6 m/s
2) (a) 0 – 2 s: positiva, 2 s – 10 s: nula; 10 s – 12 s: negativa, 12 s – 16 s: nula, (b)
( 68 m.
3) (a) 108x103 m; (b) 332 s;
(c)
4) 17 m/s
5) (a) 10,0 m/s para cima; (b)) 4,68 m/s para baixo.
6) 2,97 m/s
7) (a) 15,7m/s; (b) 12,5m; (c)) 82,3m.
8) (a) 20m; (b) 59m.
00 10 ;
1,67 10
1,50 10
9) (a)
10,0 10
3,00
(nestas expressões, a é dado em m/s², x em metros, e t em segundos), (b)) 3,00 m/s, ((c) 450 m/s,
(d) 0,900 m.
10) (a) 1,88 km, (b) 1,46 km,
(c)
(d) 0a:
1,67 ; ab:
50
375; bc:
250
2,5
expressões x é dado em metros e t em segundos), (e) 37,5 m/s.
9
4.375
375 (em todas as três