Fundação Edson Queiroz - Universidade de Fortaleza Centro de Ciências Tecnológicas Disciplina: Física II 1ª Lista de Exercícios Professor: Leandro Filho –
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Questões 1 – Qual Qual é a diferença entre a aceleração tangencial e a aceleração radial de um ponto em um corpo que gira? 2 – Qual é o objetivo do ciclo de rotação da máquina de lavar roupa? Explique em termos dos componentes da aceleração. 3 – Ao Ao apertar os parafusos da cabeça do motor de um automóvel, a grandeza crítica é o torque aplicado aos parafusos. Por que o torque é mais importante que a força efetiva aplicada sobre o punho da chave de boca? 4 – As rodas de uma bicicleta rolam, sem escorregar, em uma estrada horizontal. A bicicleta está se movendo para leste com velocidade constante. Qual é a direção da velocidade angular das rodas? Explique. 5 – Para instalar uma luminária no teto, Júlio usa uma furadeira que gira no sentido horário. Qual é a direção da velocidade angular da furadeira? Expresse a direção em relação a Júlio, que está olhando para cima. 6 – Um Um disco, uma esfera maciça e uma esfera oca têm a mesma massa e o mesmo raio. Os três objetos são dispostos de tal forma que um eixo de rotação passa pelo centro de todos os objetos. O eixo de rotação é perpendicular ao plano do disco. Qual dos três objetos tem o maior momento de inércia? 7 – Duas Duas esferas maciças têm a mesma massa, mas uma é feita de chumbo e outra de madeira. Qual é a relação entre os momentos de inércia das duas esferas? Explique. 8 – A porta de entrada de uma lanchonete tem dobradiças do lado esquerdo. Quando você empurra o lado direito da porta para entrar na lanchonete, qual é a direção do torque que você exerce sobre a porta? 9 – Um Um anel rola, sem escorregar, em uma superfície horizontal, na direção leste, com velocidade linear constante. Qual é a direção do momento angular? 10 – 10 – O O que acontece quando um patinador que está girando com os braços estendidos recolhe os braços? E a situação inversa? Explique.
Problemas 11 - Uma roda gira com aceleração angular α dada por
onde t é o tempo e a e b são const antes. Se a roda possui velocidade angular inicial ω 0, escreva as equações para (a) a velocidade angular da roda e (b) o ângulo descrito, como função do tempo. 12 – Qual é a velocidade angular (a) do ponteiro dos segundos, (b) do ponteiro dos minutos e (c) do ponteiro das horas de um relógio analógico? Dê as respostas em radianos por segundo. 13 – O ponteiro de um certo cronômetro completa uma revolução a cada três segundos. Expresse o módulo da velocidade angular do ponteiro em radianos por segundo. 14 – Qual é o módulo (a) da velocidade angular (b) da aceleração angular e (c) da aceleração tangencial de uma nave espacial que faz uma curva circular com 3220 km de raio a uma velocidade de 29000 km/h? 15 – No salto em distância, o atleta deixa o solo com um momento angular que tende a girar o corpo para frente. Essa rotação, caso não seja controlada, impede que o atleta chegue ao solo com a postura correta. O atleta evita que ela ocorra girando os braços estendidos para “absorver” o momento angular. Em 0,700 s, um dos braços descreve 0,500 rev e o outro descreve 1,000 rev. Trate cada braço como uma barra fina de massa 4,0 kg e comprimento 0,60 m, girando em torno de uma das extremidades. Qual é o módulo do momento angular total dos braços do atleta em relação a um eixo de rotação comum, passando pelos ombros, no referencial do atleta? 16 – Uma esfera maciça homogênea rola para baixo em um plano inclinado. Qual deve ser o ângulo de inclinação para que a aceleração linear do centro da esfera tenha um módulo de 0,10g? (O momento de inércia da esfera vale, I=2mR 2/5.) Adote g=9,81 m/s2. 17 - A Figura mostra um bloco uniforme de massa M e arestas de comprimento a, b e c. Calcule a sua inércia rotacional em torno de um eixo que passe em um vértice e seja perpendicular à face maior do bloco.
18 - Duas partículas, cada uma com massa m, estão unidas uma a outra e a um eixo de rotação por duas hastes, cada uma com comprimento L e massa M, conforme a Figura. O conjunto gira em torno do eixo de rotação com velocidade angular ω. Obtenha uma expressão algébrica para (a) a inércia rotacional do conjunto em torno de O e (b) a energia cinética de rotação em torno de O.
19 - Dois blocos idênticos, cada um com massa M, são ligados por uma corda leve que passa sobre uma polia de raio R e inércia rotacional I (Figura). A corda não escorrega sobre a polia e não se sabe se existe atrito ou não entre o plano e o bloco que escorrega. Quando esse sistema é solto, verifica-se que a polia gira do ângulo θ durante o intervalo de tempo t e a aceleração dos blocos é constante. (a) Qual a aceleração angular da polia? (b) Qual a aceleração dos dois blocos? (c) Quais as trações nas porções superior e inferior da corda? Expresse todas as respostas em termos de M, I, R, θ, g e t.
20 – Um corpo rola horizontalmente, sem deslizar, com velocidade v. A seguir ele rola para cima em uma rampa até a altura máxima h. Se h = 3v2/4g, que corpo deve ser esse?
