Física I – Listas de Exercícios

Física I – Listas de Exercícios[pic 1]

1. (Cap.2, Ex. 49, pág 50, Tipler 5o ed) Um corredor percorre 2,5 km, em linha reta, em 9 min e em seguida, gasta 30 min caminhando de volta ao ponto de partida. A) qual é a velocidade média do corredor durante os 9 primeiros minutos? B) Qual é a velocidade média referente ao tempo que o corredor gastou caminhando? C) Qual é a velocidade média de todo o trajeto? D) Qual é a velocidade média de percurso de todo o trajeto?
2. (Cap.2, Ex. 50, pág 50, Tipler 5o ed) Um veículo se movimenta em linha reta com uma velocidade média de 80 km/h durante 2,5 h e, em seguida, com uma velocidade média de 40 km/h durante 1,5 h. a) Qual é o deslocamento total do período de 4 h de percurso? B) Qual é a velocidade média de todo o percurso?
3. (Cap.2, Ex. 51, pág 50, Tipler 5o ed) Uma rota aérea bastante movimentada sobre o Oceano Atlântico tem 5500 km. A) Quanto tempo é gasto por um avião a jato supersônico, cuja velocidade é igual a duas vezes a velocidade do som, para realizar esse trajeto? Considere que a velocidade do som seja igual a 340 m/s. b) Quanto tempo é gasta um avião supersônico voando a 0,9 vezes a velocidade do som para fazer o mesmo trajeto? C) Considerando que você gaste 2 h com traslados em terra, despacho de bagagens e arrumando a bagagem de mão, qual é a sua velocidade média, ponto a ponto, ao viajar em um jato supersônico? D) Qual é a sua velocidade média ao viajar em um avião supersônico?
4. (Cap.2, Ex. 54, pág 50, Tipler 5o ed) Um veículo fazendo uma viagem de 100 km, percorre os primeiros 50 km a 40 km/h. Com que velocidade ele deve percorrer os últimos 50 km de forma que sua velocidade média seja de 50 km/h?
5. (Cap.2, Ex. 60, pág 51, Tipler 5o ed) Dois carros estão se movendo ao longo de uma estrada retilínea. O carro A mantém uma velocidade constante de 80 km/h; o carro B mantem uma velocidade constante de 110 km/h. No tempo t=0, o carro B está 45 km atrás do carro A. Que distância o carro A deve percorrer antes de ser ultrapassado pelo carro B?
6. (Cap.2, Ex. 61, pág 51, Tipler 5o ed)  Um veículo viajando com velocidade constante de 20 m/s, passa por um cruzamento no tempo t=0 e, 5 s mais tarde, um outro veículo com velocidade constante de 30 m/s passa pelo mesmo cruzamento, no mesmo sentido. A) Esquematize as funções de posição x1(t) e x2(t), dos dois veículos. B) Determine quando o segundo veículo ultrapassará o primeiro. C) A que distância do cruzamento os dois veículos estarão quando eles se cruzarem? D) Onde estará o primeiro veículo quando o segundo passar pelo cruzamento?
7. (Cap.2, Ex. 63, pág 51, Tipler 5o ed) Margarete possui combustível suficiente em sua lancha para ir até o embarcadouro, uma viagem que demora 4 h rio acima. Encontrando-o fechado, ela gastou as próximas 8 h flutuando rio abaixo (sem combustível) até retornar sua choupana. Toda a viagem durou 12 h. Quanto tempo levaria se ela tivesse comprado combustível no embarcadouro? Admita que o efeito do vento seja desprezível.
8. (Cap.2, Ex. 64, pág 51, Tipler 5o ed) Um carro esporte BMW-M3 pode ser acelerado, em terceira marcha, de 48,3 km/h a 80,5 km/h em 3,7 s. a) qual a aceleração média desse carro em m/s2? b) Se o carro continuar com essa aceleração por mais um segundo, qual a velocidade com que estará se movendo?
9. (Cap.2, Ex. 67, pág 51, Tipler 5o ed) A posição de uma certa partícula varia com o tempo de acordo com a equação , onde x é expresso em metros e t em segundos. a) determine o deslocamento e a velocidade média para o intervalo de tempo  s. b) Obtenha a fórmula geral do deslocamento para o intervalo de tempo que vai de t a t + Δt. c) Utilize o processo limite para obter a velocidade instantânea para um tempo t qualquer. [pic 2][pic 3]
10. (Cap.2, Ex. 69, pág 51, Tipler 5o ed) O movimento unidimensional de uma partícula é mostrado na figura abaixo. a) qual é a aceleração média nos intervalos AB, BC e CE? b) qual é a distância percorrida pela partícula 10 s após o início de seu movimento? c) esquematize, em um gráfico, o deslocamento da partícula em função do tempo; indique os instantes A, B, C, D e E em seu gráfico. d) em que tempo a partícula está se movendo mais lentamente?
11. [pic 4]
12. (Cap.2, Ex. 70 pág 51, Tipler 5o ed) Um objeto projetado para cima com velocidade inicial vo atinge uma altura h. Um outro objeto, projetado para cima com velocidade inicial 2 vo, atingirá a altura de: a) 4 h, b) 3 h, c) 2 h, d) h
13. (Cap.2, Ex. 71 pág 51, Tipler 5o ed) Um carro em repouso na coordenada x = 50 m acelera a uma taxa constante de 8 m/s2. a) qual é a sua velocidade após 10 s? b) qual é a distância percorrida após 10 s? c) qual é a sua velocidade média no intervalo 0 ≤ t ≤ 10 s?
14. (Cap.2, Ex. 72 pág 51, Tipler 5o ed) Um corpo com velocidade inicial de 5 m/s possui uma aceleração constante de 2 m/s2. Quando sua velocidade é de 15 m/s, que distância ele percorreu?
15. Cap.2, Ex. 75 pág 51, Tipler 5o ed) Uma bola é lançada para cima com uma velocidade inicial de 20 m/s. a) Durante quanto tempo a bola permanece no ar? (despreze a altura do ponto de lançamento). b) qual é a maior altura atingida pela bola? c) quanto tempo após o lançamento a bola estará 15 m acima do ponto em eu foi lançada?
16. (Cap.2, Ex. 77 pág 51, Tipler 5o ed) Uma carga de tijolos está sendo elevada por um guindaste com uma velocidade uniforme de 5 m/s quando um tijolo cai a 6 m acima do solo. a) esquematize o deslocamento x(t) para mostrar o movimento de queda livre do tijolo. b) qual é a maior altura atingida pelo tijolo relativamente ao solo? c) Quanto tempo o tijolo gasta para atingir o solo? d) qual é a sua velocidade no instante imediatamente anterior ao seu impacto com o solo?
17. (Cap.2, Ex. 78, pág 52, Tipler 5o ed) Um parafuso se soltou do piso de um elevador que se movimentava para cima a uma velocidade de 6 m/s. O parafuso atingiu o fundo do poço do elevador em 3s. a) A que altura estava o elevador quando o parafuso se soltou? B) Qual era a velocidade do parafuso ao atingir o fundo do poço?
18. (Cap.2, Ex. 79, pág 52, Tipler 5o ed) Um objeto é lançado a partir do repouso de uma altura de 120 m. Determine a distância de queda durante o último segundo de seu movimento no ar.
19. (Cap.2, Ex. 80 pág 52, Tipler 5o ed) Um objeto é liberado do repouso a uma altura h. Durante o último segundo de sua queda, ele percorre uma distância de 38m. Qual é o valor da altura h?
20. (Cap.2, Ex. 81, pág 52, Tipler 5o ed) Uma pedra é lançada verticalmente da borda de um penhasco de 200 m. Durante o último meio-segundo de sua trajetória a pedra percorreu uma distância de 45 m. Determine a velocidade inicial da pedra.
21. (Cap.2, Ex. 83 pág 52, Tipler 5o ed) Um ônibus é acelerado a 1,5 m/s2 a partir do repouso por 12 s. Em seguida, ele se movimenta com velocidade constante por 25 s, após o que diminui a marcha até parar com uma aceleração de – 1,5 m/s2. a) qual a distância percorrida pelo ônibus? b) Qual a sua velocidade média?
22. (Cap 2, Ex. 39, pág 35, Halliday 7aed) Em um canteiro de obras, uma chave de cano atinge o solo com uma velocidade de 24 m/s. a) De que altura deixaram-na cair por descuido? b) quanto tempo durou a queda? c) Esboce os gráficos de y, v, e de a versus t pra a chave de cano.
23. (Cap 2, Ex. 43, pág 35, Halliday 7aed) Um balão de ar quente está subindo a uma taxa de 12 m/s e está a 80 m acima do solo quando um pacote é solto por um de seus lados. a) quanto tempo o pacote leva até atingir o solo? b) com que velocidade ele atinge o solo?

[pic 5]

1. (Cap 2, Ex. 47, pág 36, Halliday 7aed) Uma chave cai de uma ponte que está a 45 m acima da água. Ela cai diretamente sobre um barco, que se move com velocidade constante e estava a 13 m do ponto de impacto quando a chave foi solta. Qual é a velocidade do barco?

1. (Cap 2, Ex. 58, pág 36, Halliday 7aed) Uma bola é lançada verticalmente para cima a partir da superfícies de um planeta de um sistema solar distante. O gráfico de y versus t é mostrado na figura, onde y é a altura da bola acima de seu ponto de partida e t = 0 no instante em que a bola é disparada. Quais são os módulos de a) aceleração de queda livre no planeta e b) da velocidade inicial da bola?
2.  (Cap 2, Ex. 21, pág 61, Sears 12a ed) Um antílope que se move com aceleração constante leva 7 s para percorrer uma distância de 70 m entre dois pontos. Ao passar pelo segundo ponto, sua velocidade é de 15 m/s.

a) qual era a sua velocidade quando passava pelo primeiro ponto?

b) qual era a sua aceleração?

1. (Cap 2, Ex. 30, pág 62, Sears 12a ed) Para t =  0 um carro pára em um semáforo. Quando a luz fica verde, o carro começa a acelerar com uma taxa constante, elevando sua velocidade para 20 m/s, 8 s depois de a luz ficar verde. Ele se move com essa nova velocidade por uma distância de 60 m. A seguir, o motorista avista uma luz vermelha no cruzamento seguinte e começa a diminuir a velocidade com uma taca constante. O carro pára no sinal vermelho a 180 m da posição para t = 0. a) para o movimento do carro, desenhe gráficos acurados de xt, vxt e axt. b) Faça um diagrama do movimento mostrando a posição, a velocidade e a aceleração do carro. [pic 6]

1. (Cap 2, Ex. 31, pág 62, Sears 12a ed) O gráfico da figura ao lado mostra a velocidade da motocicleta de um policial em função do tempo. a) calcule a aceleração instantânea para t = 3 s, t = 7 s e t = 11 s. b) qual foi o deslocamento do policial nos 5 s iniciais? E nos 9 s iniciais? E nos 13 inicias? 

1. (Cap 2, Ex. 42, pág 63, Sears 12a ed) Um tijolo é largado (velocidade inicial nula) do alto de um edifício. Ele atinge o solo em 2,5 s. A resistência do ar pode ser desprezada, de modo que o tijolo está em queda livre. a) qual é a altura do edifício? b) qual é o módulo da velocidade quando ele atinge o solo c) Faça os gráficos ayt, vyt e yt para o movimento do tijolo. [pic 7]

1.  (Cap 2, Ex. 44, pág 63, Sears 12a ed) Um balonista de ar quente que se desloca verticalmente para cima com velocidade constante de módulo igual a 5 m/s deixa cair um saco de areia no momento em que ele está a uma distância de 40 m acima do solo. Após ser largado, o saco de areia passa a se mover em queda livre. A) calcule a posição e a velocidade do saco de areia 0,25 s e 1 s depois de ser largado. b) calcule o tempo que o saco de areia leva para atingir o solo desde o momento em que ele foi lançado, c) qual é a velocidade do saco de areia quando ele atinge o solo? d) Qual é a altura máxima em relação ao solo atingida pelo saco de areia? e) faça gráficos ayt, vyt e yt para movimento do saco de areia.  
2. (Cap 2, Ex. 45, pág 63, Sears 12a ed) Um estudante no topo de um edifício joga uma bola com água verticalmente para baixo. A bola deixa a mão do estudante com uma velocidade de 6 m/s. A resistência do ar pode ser ignorada e a bola considerada em queda livre após o lançamento. a) calcule sua velocidade depois de 2 s de queda. b) qual a distância percorrida nesses 2 s? c) qual o módulo da velocidade quando a bola caiu 10 m? d) faça gráficos ayt, vyt e yt para o movimento.
3. (Cap 2, Ex. 48, pág 64, Sears 12a ed) Uma pedra grande é expelida verticalmente de baixo para cima por um vulcão com velocidade inicial de 40 m/s. Despreza a resistência do ar. a) qual o tempo que a pedra leva após o lançamento , para que sua velocidade seja de 20 m/s de baixo para cima? b) Qual o tempo que a pedra leva, após o lançamento para que sai velocidade seja de 20 m/s de cima para baixo? C) quando o deslocamento da pedra é igual a zero? d) quando a velocidade da pedra é igual a zero? e) qual o módulo e o sentido da aceleração enquanto a pedra: i) está se movendo de baixo para cima? ii) estase movendo de cima para baixo? ii) está no ponto mais elevado da sua trajetória?  Faça gráficos ayt, vyt e yt para o movimento.
4.  (Cap 2, Ex. 49, pág 64, Sears 12a ed) Uma rocha de 15 kg cai de uma posição de repouso na Terra e atinge o solo em 1,75 s. Quando cai da mesma altura no satélite de Saturno, Enceladus, ele atinge o solo em 18,6 s. Qual é a aceleração da gravidade em Enceladus?
5. (Cap 2, Ex. 76, pág 64, Sears 12a ed) Você está sobre o telhado do prédio de Física, 46 m acima do solo, como mostra a figura. Seu professor de física, que possui 1,8 m de altura está a caminhando próximo do edifício com uma velocidade constante de 1,2 m/s. Se você deseja jogar um ovo na cabeça dele, em que ponto ele deve estar quando você largar o ovo? Suponha que o ovo esteja em queda livre.

Período, Frequência e Velocidade Angular

1. (Ex. 71, pág 89, Tipler 5a ed) Qual é a aceleração da extremidade do ponteiro dos minutos do relógio? Expresse-a como uma fração do módulo da aceleração da gravidade g.

1. (Ex. 72, pág 89, Tipler 5a ed) Uma centrífuga gira a 15000 rpm.

1. Calcule a aceleração centrípeta de um tubo de teste mantido em um braço centrífugo a 15 cm do eixo de rotação.
2. A centrífuga gasta 1 min e 15 s para girar até sua velocidade de rotação máxima, a partir do repouso. Calcule o módulo da aceleração tangencial da centrífuga enquanto aumenta sua rotação, admitindo que a aceleração tangencial seja constante.

1. (Ex. 73, pág 89, Tipler 5a ed) Um corpo em repouso na linha do equador possui uma aceleração orientada para o centro da Terra, decorrente do movimento de rotação da Terra em torno do seu eixo, e uma aceleração orientada para o Sol proveniente do movimento orbital da Terra. Calcule o módulo dessas acelerações e expresse-as como fração do módulo da aceleração da gravidade g.
2. (Ex. 74, pág 89, Tipler 5a ed) Determine a aceleração da Lua orientada para a Terra utilizando os valores médios para as distâncias e para o período orbital. Admita uma órbita circular. Expresse a aceleração como uma fração do módulo da aceleração da gravidade g.

1. (Ex. 75, pág 89, Tipler 5a ed) Um menino gira uma bola, amarrada a uma corda, em um círculo horizontal com raio de 0,8 m. A quantas voltas por minuto a bola ficará sujeita se o módulo de sua aceleração centrípeta for g (o módulo da aceleração da gravidade)?

1. (Exemplo 3-14, pág 81, Tipler 5a ed) Um satélite se move com velocidade constante em órbita circular em torno do centro da Terra e próximo à sua superfície. Se a sua aceleração é g = 9,81 m/s2, determine:

1. Sua velocidade
2. O tempo correspondente a uma volta completa em torno da Terra.

Vetores

1. (Cap.3, Ex. 7, pág 84, Tipler 5a ed) Considere o vetor [pic 8]. São as componentes de [pic 9] necessariamente maiores do que as correspondentes componentes de [pic 10] ou de [pic 11]?[pic 12]

1. (Cap.3, Ex. 26, pág 86, Tipler 5a ed) As velocidades inicial e final de um corpo são mostrados na figura abaixo. Indique o sentido da aceleração média. 

1. (Cap.3, Ex. 40 pág 87, Tipler 5a Ed) Um arco circular é centrado no ponto de coordenadas x = 0, y = 0.

a) Uma estudante caminha ao longo deste arco da posição x = 5m, y = 0 até uma posição final x = 0, y = 5 m. Qual é o seu deslocamento?

b) Uma segunda estudante caminha da mesma posição inicial ao longo do eixo x para a origem e, em seguida, ao longo do eixo y para y = 5m e x = 0. Qual é o seu deslocamento?[pic 13]

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