GABARITO DO SIMULADO DISCURSIVO - Página não encontrada
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<strong>GABARITO</strong> <strong>DO</strong> SIMULA<strong>DO</strong> <strong>DISCURSIVO</strong><br />
1. (Unifesp 2013) O atleta húngaro Krisztian Pars conquistou medalha de ouro na<br />
olimpíada de Londres no lançamento de martelo. Após girar sobre si próprio, o atleta<br />
lança a bola a 0,50m acima do solo, com velocidade linear inicial que forma um ângulo<br />
de 45° com a horizontal. A bola toca o solo após percorrer a distância horizontal de<br />
80m.<br />
Nas condições descritas do movimento parabólico da bola, considerando a aceleração da<br />
gravidade no local igual a 10 m/s 2 , 2 igual a 1,4 e desprezando-se as perdas de energia<br />
mecânica durante o voo da bola, determine, aproximadamente, o módulo da velocidade<br />
de lançamento da bola, em m/s e a altura máxima, em metros, atingida pela bola.<br />
RESPOSTA<br />
1ª Solução:<br />
Dados: A = 80 m; 2 = 1,4; g = 10 m/s 2 .<br />
As componentes da velocidade inicial são:<br />
vox voy v0 cos45 v 2<br />
ox voy v 0 vox voy 0,7v 0.<br />
2<br />
Desprezando a altura inicial do lançamento, a expressão do alcance horizontal (A) é:<br />
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0<br />
2 2<br />
0 v0<br />
v<br />
A sen2 θ<br />
80 sen 90 v0<br />
800 20 2 20 1,4<br />
<br />
g 10<br />
v 28 m / s.<br />
Aplicando a equação de Torricelli na vertical, lembrando que no ponto mais alto a<br />
componente vertical da velocidade é nula (v y = 0):<br />
2 2<br />
2<br />
384<br />
vy<br />
v0y<br />
2 g Δy 0 0,7 28 20 Δy Δy Δy 19,2 m.<br />
20<br />
Como a altura inicial é 0,5 m, a altura máxima (h) é:<br />
h h0<br />
Δy h 0,5 19,2<br />
<br />
h 19,7 m.<br />
2ª Solução:<br />
Dados: A = 80 m; 2 = 1,4; g = 10 m/s 2 .<br />
A figura ilustra a situação descrita.<br />
As componentes da velocidade inicial são:<br />
vox voy v0 cos45 v 2<br />
ox voy v 0 vox voy 0,7v 0.<br />
2<br />
Na direção do eixo x, a velocidade (v 0x ) é constante, portanto, o movimento é uniforme.<br />
Quando x for igual ao alcance máximo (A), o tempo será igual ao tempo total (t T ).<br />
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Então:<br />
x v0x t A v0x t T 80 0,7 v0 t T <br />
<br />
0,7 v0 tT<br />
80 I .<br />
Na direção do eixo y, de acordo com o referencial da figura, quando o tempo é igual ao<br />
tempo total, y = 0.<br />
Assim:<br />
g 2 2<br />
y y0 voy t t y 0,5 0,7 v0<br />
t 5 t <br />
2<br />
<br />
2<br />
0 0,5 0,7 v0 tT 5 t T II<br />
Substituindo (I) em (II):<br />
2<br />
80,5<br />
0 0,5 80 5 t T tT <br />
5<br />
16,1 tT<br />
4 s.<br />
Voltando em (I):<br />
80 80<br />
80 0,7 v0 t T v 0 <br />
0,7 4 2,8<br />
v 28,6 m / s.<br />
0<br />
Pela conservação da Energia mecânica, em relação ao solo:<br />
2 2 2 2<br />
A B m v0 m v0x v0 2 g hA v0x<br />
EMec E Mec m g hA<br />
m g H H <br />
2 2 2 g<br />
<br />
2 2<br />
28,6 2 10 0,5 0,7 28,6 818 10 400<br />
H <br />
20 20<br />
H 21,4 m.<br />
2. (Uftm 2012) Um caminhão de carga tem rodas dianteiras de raio Rd<br />
traseiras de raio<br />
Rt<br />
50 cm e rodas<br />
80 cm. Em determinado trecho do trajeto plano e retilíneo,<br />
percorrido sem deslizar e com velocidade escalar constante, a frequência da roda<br />
dianteira é igual a 10 Hz e efetua 6,75 voltas a mais que a traseira. Considerando π 3,<br />
determine a velocidade escalar média do caminhão, em km h.<br />
RESPOSTAS:<br />
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v<br />
2πRf,<br />
para a roda dianteira, temos:<br />
v 2.3.0,5.10 30m / s, convertendo para km/h (multiplicando por 3,6), v 108km / h<br />
3. (Uerj 2012) Considere uma balança de dois pratos, na qual são pesados dois<br />
recipientes idênticos, A e B.<br />
Os dois recipientes contêm água até a borda. Em B, no entanto, há um pedaço de<br />
madeira flutuando na água. Nessa situação, indique se a balança permanece ou não em<br />
equilíbrio, justificando sua resposta.<br />
RESPOSTA:<br />
Analisando as forças atuantes sobre a madeira que flutua no recipiente “B”, temos:<br />
Como podemos perceber, o módulo do empuxo (E) é igual ao peso da madeira (P M ),<br />
entretanto o princípio de Arquimedes nos diz que o módulo do empuxo (E) é igual ao<br />
pelos do líquido deslocado (P LD ). Assim, podemos concluir que: PLD<br />
P<br />
Assim sendo, se retirarmos a madeira e completarmos o recipiente com água, a<br />
indicação na balança continuará a mesma, ou seja, equilibrada.<br />
MAD.<br />
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4. (Ufmg 2012) Nesta figura, está representada, de forma esquemática, a órbita de um<br />
cometa em torno do Sol:<br />
Nesse esquema, estão assinalados quatro pontos – P, Q, R ou S – da órbita do cometa.<br />
Na trajetória descrita pelo cometa, a quantidade de movimento do cometa se conserva?<br />
Justifique sua resposta.<br />
RESPOSTAS:<br />
Entendamos aqui, Quantidade de Movimento, como Quantidade de Movimento<br />
Linear ou Momento Linear (Q = m v), sendo m a massa do cometa e v a sua<br />
velocidade. A figura mostra a força gravitacional F trocada entre o cometa e o Sol.<br />
Essa força tem duas componentes: tangencial e centrípeta. Considerando a velocidade<br />
do cometa no sentido indicado, a componente tangencial F t tem o mesmo sentido da<br />
velocidade. Isso nos faz concluir que o movimento do cometa de R (afélio) para P<br />
(periélio) é acelerado, ou seja, o módulo da velocidade é crescente. Portanto, a<br />
Quantidade de Movimento Linear (Q = m v) é crescente de R para P e decrescente de<br />
P para R.<br />
Portanto: na trajetória descrita pelo cometa a Quantidade de Movimento não se<br />
conserva, variando em módulo, direção e sentido.<br />
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Outra maneira de concluir é notar que o sistema é conservativo. No deslocamento de P<br />
para R a energia potencial gravitacional aumenta, acarretando diminuição na energia<br />
cinética e, consequentemente, na velocidade, reduzindo a Quantidade de Movimento<br />
Linear do cometa.<br />
OBS: num movimento curvilíneo, na ausência de torque externo (como é o caso),<br />
ocorre conservação da Quantidade de Movimento Angular ou do Momento Angular.<br />
Porém, esse tópico não faz parte do conteúdo lecionado no Ensino Médio. Por isso a<br />
solução foi dada apenas em termos da Quantidade de Movimento Linear.<br />
5. (Ufmg 2011) Um béquer contendo água está colocado sobre uma balança e, ao lado<br />
deles, uma esfera de aço maciça, com densidade de<br />
3<br />
5,0 g / cm , pendurada por uma<br />
corda, está presa a um suporte, como mostrado na Figura I.<br />
Nessa situação, a balança indica um peso de 12 N e a tensão na corda é de 10 N.<br />
Em seguida, a esfera de aço, ainda pendurada pela corda, é colocada dentro do béquer<br />
com água, como mostrado na Figura II.<br />
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Considerando essa nova situação e determine a tensão na corda, bem como o peso<br />
indicado na balança.<br />
RESPOSTA:<br />
Como a tensão na corda é 10 N, o peso da esfera é 10 N.<br />
P mg<br />
10 m10<br />
m 1,0 kg<br />
3 3<br />
μ 5 g / cm 5000 kg / m<br />
m<br />
μ <br />
V<br />
1,0<br />
5000 <br />
V<br />
4 3<br />
V 2<br />
10 m<br />
Quando mergulhada a esfera receberá um empuxo de:<br />
água<br />
4<br />
E μ V g 1000 210 10 2,0 N<br />
Sendo assim, a esfera ficará 2,0 N “mais leve” e a tensão na corda passará a ser 8,0 N.<br />
Simultaneamente, a reação do empuxo aplicada sobre a água aumentará a indicação da<br />
balança em 2,0N, que fará com que ela passe a marcar 14 N.<br />
6. (Unesp 2011) A figura apresenta um esquema do aparato experimental proposto para<br />
demonstrar a conservação da quantidade de movimento linear em processo de colisão.<br />
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Uma pequena bola 1, rígida, é suspensa por um fio, de massa desprezível e inextensível,<br />
formando um pêndulo de 20 cm de comprimento. Ele pode oscilar, sem atrito, no plano<br />
vertical, em torno da extremidade fixa do fio. A bola 1 é solta de um ângulo de<br />
60º cosθ<br />
0,50 e sen θ 0,87 <br />
com a vertical e colide frontalmente com a bola 2,<br />
idêntica à bola 1, lançando-a horizontalmente.<br />
Considerando o módulo da aceleração da gravidade igual a<br />
2<br />
10m / s , que a bola 2 se<br />
encontrava em repouso à altura H = 40 cm da base do aparato e que a colisão entre as<br />
duas bolas é totalmente elástica, calcule a velocidade de lançamento da bola 2 e seu<br />
alcance horizontal D.<br />
RESPOSTAS:<br />
Observe a figura abaixo que mostra uma oscilação de um pêndulo.<br />
A energia potencial transforma-se em energia cinética.<br />
1 2<br />
L<br />
.mV mgh V 2g gL 10x0,2 2m / s<br />
2 2<br />
Como a colisão é elástica entre corpos de mesma massa a bola 1 fica parada e bola 2<br />
adquire a velocidade V2<br />
2 m / s.<br />
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Temos agora um lançamento horizontal.<br />
O movimento vertical é uniformemente variado a partir do repouso.<br />
1 2 2<br />
ΔS gt 0,4 5t t 0,08 0,2 2 s<br />
2<br />
O movimento horizontal é uniforme.<br />
ΔS Vt D 2x0,2 2 0,4m<br />
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