UFPI PSIU · 1ª série 2009 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Para uma melhor compreensão da evolução das ideias já produzidas pela humanidade sobre movimento, a professora Eva sugeriu à sua turma que, após uma pesquisa bibliográfica, fizesse uma apresentação teatral contemplando desde a teoria aristotélica até a mecânica newtoniana. Para a apresentação, foram escritas várias “falas” que ilustram o pensamento de grandes personagens dessa história. Leia, com atenção, as que seguem.

I. O mundo sublunar é constituído por quatro elementos: água, ar, terra e fogo. Nele os corpos podem se movimentar de modo natural, para baixo ou para cima, ou por força de um motor externo.

II. Na ausência da resistência do ar, todos os corpos, sejam leves ou pesados, devem cair juntos.

III. Na ausência de forças, um corpo em repouso permanece em repouso e um corpo em movimento permanece em movimento retilíneo uniforme.

Assinale a alternativa que traz, na sequência correta, o nome dos filósofos/cientistas, que expressaram esses pensamentos.

Considere os esboços de gráficos mostrados abaixo. Eles representam posição ($s$), velocidade ($v$) e aceleração ($a$) em função do tempo ($t$) para um determinado móvel.

Com relação a estes gráficos, analise as seguintes afirmativas.

I. Os gráficos I, II e III podem caracterizar um movimento vertical para cima na superfície da Terra.

II. Os gráficos I, V e VI podem caracterizar um movimento uniforme.

III. Os gráficos II, III e IV podem caracterizar um movimento uniformemente variado.

Está correto apenas o que se afirma em

As leis de Newton para o movimento constituem o fundamento da mecânica clássica, também denominada de mecânica newtoniana. Enunciadas por Isaac Newton (1642-1727) no ano de 1687, na obra “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, permitem compreender os tipos mais comuns de movimento em um sistema de referência inercial. Com base em seus estudos sobre esse tema, analise as afirmativas que seguem.

I. Se um sistema de referência é inercial, então qualquer outro sistema que se mova em relação a ele com velocidade constante também é inercial.

II. Tanto no estado de repouso quanto no estado de movimento com velocidade constante, a resultante das forças que atuam sobre uma partícula é igual a zero.

III. Para qualquer corpo, o módulo da aceleração é inversamente proporcional ao módulo da força resultante que atua sobre ele.

IV. Uma mesma força aplicada a corpos de massas diferentes provoca acelerações diferentes.

V. A terceira lei de Newton se aplica somente a forças de contato.

São corretas apenas as afirmativas

Três corpos homogêneos $A$, $B$ e $C$, de massas $m_A$, $m_B$ e $m_C$, são abandonados no mesmo instante e de uma mesma altura, em uma rampa cuja inclinação com a horizontal é dada pelo ângulo $\Phi$. Considere que $m_B=m_C=2\,m_A$ e que os coeficientes de atrito entre a rampa e os corpos obedecem à relação $\mu_A>\mu_B>\mu_C$. Veja a figura abaixo.

Analise as afirmativas que seguem e assinale V para as verdadeiras, ou F para as falsas.

( ) O corpo A chega primeiro ao pé da rampa, pois tem menor massa.

( ) Os corpos B e C chegam juntos ao pé da rampa, pois têm massas iguais.

( ) O corpo C chega primeiro ao pé da rampa, pois seu coeficiente de atrito com a rampa é menor.

Assinale a alternativa que traz a sequência correta.

Para motivar seus alunos, o professor Tadeu resolve fazer uma demonstração sobre colisões. Primeiramente ele explica em que consiste e monta um “pêndulo bifilar” – uma esfera dura de massa $M$ suspensa por meio de dois fios (Figura a). Depois, monta um segundo pêndulo, igual ao primeiro, e constrói o dispositivo mostrado na Figura b. O arranjo experimental consiste em prender os dois pêndulos em um suporte fixo de modo que na posição de equilíbrio as esferas dos dois pêndulos estejam em contato (Figura c). Após a montagem, o professor Tadeu pede a atenção dos alunos para o seguinte procedimento: ele afasta a esfera de um dos pêndulos (1, na Figura d) até uma certa altura e depois a abandona de modo que ela colide frontalmente com a esfera do outro pêndulo (2, na Figura d).

Questionados sobre o que aconteceu após a colisão, quando a esfera 1 fica parada e a esfera 2 atinge, dentro dos limites observacionais, a mesma altura inicial da esfera 1, os alunos Maria, José e Paula fizeram os seguintes comentários:

Maria - Esta colisão foi elástica, pois a esfera 2 atingiu a mesma altura que a esfera 1 tinha ao ser abandonada.

José - Toda a energia cinética da esfera 1, que ficou parada após a colisão, foi transferida para a esfera 2.

Paula - Nesta colisão, houve conservação da energia cinética, mas não da quantidade de movimento.

Está(ão) correto(s), de acordo com as leis de conservação, o(s) comentário(s) de

A União Astronômica Internacional (UAI) e a Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco), para celebrar os 400 anos do uso astronômico de um telescópio por Galileu Galilei (1564- 1642), escolheram o ano de 2009 para ser o Ano Internacional da Astronomia. Até o início do século XVII, as observações dos corpos celestes eram feitas a olho nu, mas nem por isso seus dados devem ser desprezados.

Exemplo disso foi a utilização, por Kepler (1571-1630), dos dados observacionais obtidos por Tycho Brahe (1546- 1601) para verificação das regularidades no movimento dos planetas em torno do Sol – as leis de Kepler para o movimento planetário. Com base nas leis de Kepler, é correto afirmar:

A existência de vida em nosso planeta está fortemente relacionada à presença da atmosfera – massa de ar constituída de gases como o nitrogênio, o oxigênio, o gás carbônico, etc. – que envolve a Terra. A atmosfera exerce uma pressão sobre os corpos nela mergulhados, que age em todas as direções, que denominamos de pressão atmosférica. Dentre as situações expostas a seguir, assinale aquela que não se explica pela existência da pressão atmosférica.

Um garoto segura um “balão de aniversário” cheio de gás hélio que tem massa de 12 g e volume de 13 litros.

Considerando que a aceleração da gravidade seja dada por g = 10 m/s$^{2}$, a densidade do ar por ρar = 1,3 kg/m$^{3}$ e que 1 L = 1 dm$^{3}$, assinale a alternativa que traz, em newtons, o empuxo sobre o balão e a tensão no fio que o garoto segura, nessa ordem: