Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
← Todas as provas PISM

PISM 1 · 2014 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal de Juiz de Fora — 2º Dia

PISM 2014 · Módulo 1 — questões 21–25 objetivas e 01–02 discursivas. Enunciados e figuras conferidos nas fontes fornecidas; resoluções discursivas conferidas com as referências oficiais. O módulo 2 usa capturas, pois o caderno integral não foi fornecido. Respostas das objetivas dos módulos 2 e 3 são editoriais; seus gabaritos oficiais não estão na pasta.

21
Mecânica — Dinâmica — Diagramas de forças em blocos ligados por polia

Em um plano inclinado de 30º em relação à horizontal, são colocados dois blocos a e b de massas $m_a=10\,\mathrm{kg}$ e $m_b=20\,\mathrm{kg}$, respectivamente, sustentados por uma única polia e conectados por um fio inextensível e de massa desprezível. Considerando que há atrito somente entre a superfície do plano inclinado e o bloco a, marque a alternativa que representa CORRETAMENTE os diagramas de forças para os blocos a e b, respectivamente:

Diagramas de forças em blocos ligados por polia — figura original da questão 21, módulo 1
A)Bloco a: normal perpendicular ao plano, peso vertical, tração para cima e atrito para baixo do plano. Bloco b: tração para cima e peso para baixo.
B)Bloco a: peso inclinado, atrito para cima e decomposição do peso como força adicional. Bloco b: tração para cima e peso para baixo.
C)Bloco a: normal, tração e peso, sem atrito. Bloco b: tração para cima e peso para baixo.
D)Bloco a: normal, peso e atrito, sem tração. Bloco b: atrito para cima e peso para baixo.
E)Bloco a: normal, atrito para cima e tração para baixo do plano. Bloco b: somente peso.
Alternativa correta: A
Resolução

O bloco b tende a descer: seu peso é 200 N, enquanto a componente do peso de a ao longo do plano é $100\sin30^\circ=50\,\mathrm N$. Na interpretação de deslizamento pretendida, a sobe e o atrito sobre a aponta para baixo do plano. Em a atuam o peso vertical para baixo, a normal perpendicular ao plano, a tração para cima do plano e o atrito para baixo do plano. Em b atuam apenas peso para baixo e tração para cima. É o diagrama A.

O coeficiente de atrito não é dado; a tendência de movimento é a adotada pelo gabarito, não uma demonstração de que o conjunto necessariamente desliza para qualquer atrito estático.

Resposta: A

22
Mecânica — Cinemática — Encontro com atraso de partida

Dois carros partem de Juiz de Fora em tempos diferentes, $t_1$ e $t_2$. Ambos os carros seguem na mesma direção e sentido com velocidades $V_1=80\,\mathrm{km/h}$ e $V_2=100\,\mathrm{km/h}$. Sabendo que o carro 1 partiu 30 min antes do carro 2, CALCULE quanto tempo que o carro 2 leva para alcançar o carro 1.

A)4,5 h
B)4,0 h
C)2,0 h
D)3,0 h
E)5,0 h
Alternativa correta: C
Resolução

Quando o carro 2 parte, a vantagem do carro 1 é $d=80(0,5)=40\,\mathrm{km}$. A velocidade relativa de aproximação é $100-80=20\,\mathrm{km/h}$. Assim, contando desde a partida do segundo carro, $t=40/20=2,0\,\mathrm h$.

Resposta: C

23
Mecânica — Estática — Equilíbrio de torques no trampolim

A figura ao lado mostra um trampolim rígido de tamanho L e massa $M_T$. Na extremidade esquerda, existe uma corda que prende o trampolim ao solo e, a uma distância L/3 da extremidade esquerda, o trampolim está apoiado em uma base rígida e estática. Supondo que a tensão máxima na corda seja $T_{max}=10M_Tg$, CALCULE o valor máximo da massa $m_p$ de uma pessoa que a corda suportará, sem se romper, quando a pessoa estiver na extremidade oposta.

Equilíbrio de torques no trampolim — figura original da questão 23, módulo 1
A)$21M_T/3$
B)$19M_T/4$
C)$42M_T/5$
D)$10M_T/3$
E)$25M_T/4$
Alternativa correta: B
Resolução

A figura situa o peso do trampolim no centro, a L/2 da extremidade. Tomando momentos em torno da base, a corda produz torque oposto aos pesos: $T(L/3)=M_Tg(L/2-L/3)+m_pg(2L/3)$. No limite, $10M_TgL/3=M_TgL/6+2m_pgL/3$. Multiplicando por $6/(gL)$, $20M_T=M_T+4m_p$, logo $m_p=19M_T/4$.

Resposta: B

24
Mecânica — Dinâmica — Primeira lei de Newton e resultante nula

Com relação às Leis de Newton, marque a alternativa CORRETA.

A)A toda ação corresponde uma reação de mesmo módulo, sentido e direção.
B)Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.
C)A ação de uma força ou conjunto de forças sobre um corpo sempre resulta em ausência de movimento.
D)Um corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme apenas se o somatório das forças que atuam sobre ele for nulo.
E)Em um corpo em movimento circular uniforme, não existe ação de forças.
Alternativa correta: D
Resolução

Em um referencial inercial, a resultante nula implica aceleração nula: repouso ou movimento retilíneo uniforme. D é a formulação da primeira lei no contexto da prova. Ação e reação têm sentidos opostos e atuam em corpos diferentes; B não é uma lei de Newton. Uma força resultante não nula causa aceleração, e o movimento circular uniforme exige resultante centrípeta.

Resposta: D

25
Mecânica — Energia — Trabalho negativo na frenagem

Um automóvel de massa $1,2\times10^3\,\mathrm{kg}$ se desloca com velocidade de 12,0 m/s. Quando avista um obstáculo, aciona o freio até parar. Qual o trabalho realizado pelos freios do carro?

A)+68,4 J
B)−86,4 kJ
C)−72,4 MJ
D)+86,4 kJ
E)+72,4 J
Alternativa correta: B
Resolução

No modelo em que a frenagem responde pela perda de energia cinética, $W=\Delta K=0-\frac12(1,2\times10^3)(12)^2=-86400\,\mathrm J=-86,4\,\mathrm{kJ}$. O trabalho é negativo porque retira energia do movimento.

Resposta: B

1
Mecânica — Energia — Trabalho e velocidade a partir do repouso
Discursiva

Um patinador está parado sobre uma superfície de um lago congelado segurando uma toalha aberta. O atrito entre os patins e o gelo é desprezível. Quando o patinador estica a toalha, o ar em movimento no local exerce uma força constante F = 2,0 N sobre o patinador. Desprezando a ação de torques sobre o patinador, CALCULE:

A) O trabalho efetuado pela força após o patinador se deslocar uma distância Δs = 10,0 m.

B) A velocidade do patinador após percorrer essa distância, considerando que o patinador possui uma massa M = 90,0 kg.

Resolução

A) Partindo do repouso, o deslocamento ocorre no sentido da força, portanto $W=F\Delta s=2(10)=20\,\mathrm J$.

B) O peso e a normal não realizam trabalho no deslocamento horizontal. Pelo teorema trabalho–energia, $20=\frac12(90)v^2$, logo $v=\sqrt{40/90}=2/3\,\mathrm{m/s}\approx0,667\,\mathrm{m/s}$.

Resposta: a) 20,0 J; b) 2/3 m/s.

2
Mecânica — Dinâmica — Plano inclinado com atrito dinâmico
Discursiva

Um bloco de massa 5,0 kg é solto em um plano inclinado de 30º em relação à horizontal, com o qual tem coeficiente de atrito dinâmico 0,30. Sabendo que sen(30º) = 0,5 e cos(30º) = 0,9, RESPONDA:

A) Escreva a equação que representa a força resultante na direção do movimento.

B) Calcule a aceleração do bloco.

Resolução

A) Adotando o sentido de descida como positivo, $F_r=mg\sin30^\circ-f_{at}$, com $f_{at}=\mu N$ e $N=mg\cos30^\circ$. Assim, $F_r=mg(\sin30^\circ-\mu\cos30^\circ)=25-13,5=11,5\,\mathrm N$.

B) $a=F_r/m=11,5/5=2,3\,\mathrm{m/s^2}$, para baixo do plano. Foi usada a aproximação cos30° = 0,9 fornecida no original. O modelo emprega atrito dinâmico, isto é, pressupõe deslizamento; não foi fornecido coeficiente de atrito estático para examinar o início do movimento.

Resposta: a) Fr = mg sen30° − μmg cos30°; b) 2,3 m/s².

↑ Voltar ao topo