Questões USP sobre Dinâmica | Pratique com o Prisma

df126154-7b

USP 2021 - Física - Dinâmica, Trabalho e Energia

A energia irradiada pelo Sol provém da conversão de massa em energia durante reações de fusão de núcleos de hidrogênio para produzir núcleos de hélio. Atualmente, essas reações permitem ao Sol emitir radiação luminosa a uma potência de aproximadamente 4 x 1026 W. Supondo que essa potência tenha sido mantida desde o nascimento do Sol, cerca de 5 x 109 anos atrás, a massa correspondente àquela perdida pelo Sol até hoje é mais próxima de

Note e adote:
Velocidade da luz no vácuo: 3 x 108 m/s.
Considere que um anotem cerca de 3 x 107 s.

A

107kg.

B

1017kg.

C

1027kg.

D

1037kg.

E

1047kg.

df007f86-7b

USP 2021 - Física - Dinâmica, Leis de Newton

Ondas estacionárias podem ser produzidas de diferentes formas, dentre elas esticando-se uma corda homogênea, fixa em dois pontos separados por uma distância L, e pondo-a a vibrar, A extremidade à direita é acoplada a um gerador de frequências, enquanto a outra extremidade está sujeita a uma força tensional produzida ao se pendurar à corda um objeto de massa m0 mantido em repouso, O arranjo experimental é ilustrado na figura. Ajustando a frequência do gerador para ƒ1, obtém-se na corda uma onda estacionária que vibra em seu primeiro harmônico.

Ao trocarmos o objeto pendurado por outro de massa M, observase que a frequência do gerador para que a corda continue a vibrar no primeiro harmônico deve ser ajustada para 2ƒ1, Com isso, é correto concluir que a razão M/m0 deve ser:

Note e adote:
A velocidade da onda propagando-se em uma corda é diretamente proporcional à raiz quadrada da tensão sob a qual a corda está submetida.

A

1/4

B

1/2

C

1

D

2

E

4

defd01f3-7b

USP 2021 - Física - Dinâmica, Trabalho e Energia

Uma comunidade rural tem um consumo de energia elétrica de 2 MWh por mês, Para suprir parte dessa demanda, os moradores têm interesse em instalar uma miniusina hidrelétrica em uma queda d'água de 15 m de altura com vazão de 10 litros por segundo, O restante do consumo seria complementado com painéis de energia solar que produzem 40 kWh de energia por mês cada um.

Considerando que a miniusina hidrelétrica opere 24h por dia com 100% de eficiência, o número mínimo de painéis solares necessários para suprir a demanda da comunidade seria de:

Note e adote:
Densidade da água: 1 kg/litro.
1 mês = 30 dias.
Aceleração da gravidade: g = 10 m/s2.

A

12

B

23

C

30

D

45

E

50

0e29d486-99

USP 2019 - Física - Oscilação e Ondas, Dinâmica, Leis de Newton, Trabalho e Energia, Impulso e Quantidade de Movimento, Movimento Harmônico

Um equipamento de bungee jumping está sendo projetado para ser utilizado em um viaduto de 30 m de altura. O elástico utilizado tem comprimento relaxado de 10 m. Qual deve ser o mínimo valor da constante elástica desse elástico para que ele possa ser utilizado com segurança no salto por uma pessoa cuja massa, somada à do equipamento de proteção a ela conectado, seja de 120 kg?

Note e adote:

Despreze a massa do elástico, as forças dissipativas e as dimensões da pessoa; Aceleração da gravidade = 10 m/s2.

A

30 N/m

B

80 N/m

C

90 N/m

D

160 N/m

E

180 N/m

0e157674-99

USP 2019 - Física - Fundamentos da Cinemática, Gravitação Universal, Dinâmica, Leis de Newton, Cinemática, Força Gravitacional e Satélites

Em julho de 1969, os astronautas Neil Armstrong e Buzz Aldrin fizeram o primeiro pouso tripulado na superfície da Lua, enquanto seu colega Michael Collins permaneceu a bordo do módulo de comando Columbia em órbita lunar. Considerando que o Columbia estivesse em uma órbita perfeitamente circular a uma altitude de 260 km acima da superfície da Lua, o tempo decorrido (em horas terrestres ‐ h) entre duas passagens do Columbia exatamente acima do mesmo ponto da superfície lunar seria de

Note e adote:

Constante gravitacional: G ≡ 9 x 10−13 km3/(kg h2);
Raio da Lua = 1.740 km;
Massa da Lua ≡ 8 × 1022 kg;
π ≡ 3.

A

0,5 h.

B

2 h.

C

4 h.

D

8 h.

E

72 h.

d09a7f7c-f2

USP 2018 - Física - Dinâmica, Trabalho e Energia, Colisão

Um rapaz de massa ݉m₁ corre numa pista horizontal e pula sobre um skate de massa ݉m₂, que se encontra inicialmente em repouso. Com o impacto, o skate adquire velocidade e o conjunto rapaz+skate segue em direção a uma rampa e atinge uma altura máxima ݄h. A velocidade do rapaz, imediatamente antes de tocar no skate, é dada por

Note e adote:

Considere que o sistema rapaz + skate não perde energia devido a forças dissipativas, após a colisão.

A

B

C

D

E

d0970a3b-f2

USP 2018 - Física - Dinâmica, Energia Mecânica e sua Conservação

Dois corpos de massas iguais são soltos, ao mesmo tempo, a partir do repouso, da altura h1 e percorrem os diferentes trajetos (A) e (B), mostrados na figura, onde x1 > x2 e h1 > h2.

Considere as seguintes afirmações:

I. As energias cinéticas finais dos corpos em (A) e em (B) são diferentes.

II. As energias mecânicas dos corpos, logo antes de começarem a subir a rampa, são iguais.

III. O tempo para completar o percurso independe da trajetória.

IV. O corpo em (B) chega primeiro ao final da trajetória.

V. O trabalho realizado pela força peso é o mesmo nos dois casos.

É correto somente o que se afirma em

Note e adote:

Desconsidere forças dissipativas.

A

I e III.

B

II e V.

C

IV e V.

D

II e III.

E

I e V.

331cccee-d4

USP 2017 - Física - Dinâmica, Energia Mecânica e sua Conservação

O projeto para um balanço de corda única de um parque de diversões exige que a corda do brinquedo tenha um comprimento de 2,0 m. O projetista tem que escolher a corda adequada para o balanço, a partir de cinco ofertas disponíveis no mercado, cada uma delas com distintas tensões de ruptura.
A tabela apresenta essas opções.

Ele tem também que incluir no projeto uma margem de segurança; esse fator de segurança é tipicamente 7, ou seja, o balanço deverá suportar cargas sete vezes a tensão no ponto mais baixo da trajetória. Admitindo que uma pessoa de 60 kg, ao se balançar, parta do repouso, de uma altura de 1,2 m em relação à posição de equilíbrio do balanço, as cordas que poderiam ser adequadas para o projeto são

Note e adote:
Aceleração da gravidade: 10 m/s2 .
Desconsidere qualquer tipo de atrito ou resistência ao movimento e ignore a massa do balanço e as dimensões da pessoa.
As cordas são inextensíveis.

A

I, II, III, IV e V.

B

II, III, IV e V, apenas.

C

III, IV e V, apenas.

D

IV e V, apenas.

E

V, apenas.

3319f874-d4

USP 2017 - Física - Dinâmica, Impulso e Quantidade de Movimento, Colisão

Uma caminhonete, de massa 2.000 kg, bateu na traseira de um sedã, de massa 1.000 kg, que estava parado no semáforo, em uma rua horizontal. Após o impacto, os dois veículos deslizaram como um único bloco. Para a perícia, o motorista da caminhonete alegou que estava a menos de 20 km/h quando o acidente ocorreu. A perícia constatou, analisando as marcas de frenagem, que a caminhonete arrastou o sedã, em linha reta, por uma distância de 10 m. Com este dado e estimando que o coeficiente de atrito cinético entre os pneus dos veículos e o asfalto, no local do acidente, era 0,5, a perícia concluiu que a velocidade real da caminhonete, em km/h, no momento da colisão era, aproximadamente,
Note e adote:
Aceleração da gravidade: 10 m/s2 .
Desconsidere a massa dos motoristas e a resistência do ar.

A

10.

B

15.

C

36.

D

48.

E

54.

fff0b037-e1

USP 2016 - Física - Dinâmica, Leis de Newton, Energia Mecânica e sua Conservação

Helena, cuja massa é 50 kg, pratica o esporte radical bungee jumping. Em um treino, ela se solta da beirada de um viaduto, com velocidade inicial nula, presa a uma faixa elástica de comprimento natural L0 = 15 m e constante elástica k = 250 N/m. Quando a faixa está esticada 10 m além de seu comprimento natural, o módulo da velocidade de Helena é

Note e adote:
Aceleração da gravidade: 10 m/s2.
A faixa é perfeitamente elástica; sua massa e efeitos dissipativos devem ser ignorados.

A

0 m/s

B

5 m/s

C

10 m/s

D

15 m/s

E

20 m/s

ffed62c9-e1

USP 2016 - Física - Dinâmica, Leis de Newton, Grandezas e Unidades, Conteúdos Básicos

Objetos em queda sofrem os efeitos da resistência do ar, a qual exerce uma força que se opõe ao movimento desses objetos, de tal modo que, após um certo tempo, eles passam a se mover com velocidade constante. Para uma partícula de poeira no ar, caindo verticalmente, essa força pode ser aproximada por , sendo a velocidade da partícula de poeira e b uma constante positiva. O gráfico mostra o comportamento do módulo da força resultante sobre a partícula, , como função de , o módulo de .

O valor da constante b, em unidades de N.s/m, é

A

1,0 x 10-14

B

1,5 x 10-14

C

3,0 x 10-14

D

1,0 x 10-10

E

3,0 x 10-10

5f4e8d1d-97

USP 2015 - Física - Dinâmica, Queda Livre, Cinemática, Trabalho e Energia

Uma bola de massa m é solta do alto de um edifício. Quando está passando pela posição y = h, o módulo de sua velocidade é v. Sabendo-se que o solo, origem para a escala de energia potencial, tem coordenada y = h0 , tal que h > h0 > 0, a energia mecânica da bola em y = (h — h0)/2 é igual a

A

1/2 mg(h-h0) + 1/4 mv2

B

1/2 mg(h-h0) + 1/2 mv2

C

1/2 mg(h-h0) + 2mv2

D

mgh + 1/2 mv2

E

mg(h-h0) + 1/2 mv2

fc2a4b67-3b

USP 2014 - Física - Dinâmica, Energia Mecânica e sua Conservação

A figura abaixo mostra o gráfico da energia potencial gravitacional U de uma esfera em uma pista, em função da componente horizontal x da posição da esfera na pista.

A esfera é colocada em repouso na pista, na posição de abscissa x = x1, tendo energia mecânica E < 0. A partir dessa condição, sua energia cinética tem valor

Note e adote:
desconsidere efeitos dissipativos.

A

máximo igual a |U0|.

B

igual a |E| quando x = x3.

C

mínimo quando x = x2.

D

máximo quando x = x3.

E

máximo quando x = x2.

fc255ea5-3b

USP 2014 - Física - Dinâmica

O guindaste da figura acima pesa 50.000 N sem carga e os pontos de apoio de suas rodas no solo horizontal estão em x = 0 e x = 5 m. O centro de massa (CM) do guindaste sem carga está localizado na posição (x = 3 m, y = 2 m). Na situação mostrada na figura, a maior carga P que esse guindaste pode levantar pesa

A

7.000 N

B

50.000 N

C

75.000 N

D

100.000 N

E

150.000 N

fc1964e5-3b

USP 2014 - Física - Dinâmica, Impulso e Quantidade de Movimento

Um trabalhador de massa m está em pé, em repouso, sobre uma plataforma de massa M. O conjunto se move, sem atrito, sobre trilhos horizontais e retilíneos, com velocidade de módulo constante v. Num certo instante, o trabalhador começa a caminhar sobre a plataforma e permanece com velocidade de módulo v, em relação a ela, e com sentido oposto ao do movimento dela em relação aos trilhos. Nessa situação, o módulo da velocidade da plataforma em relação aos trilhos é

A

(2 m + M) v / (m + M)

B

(2 m + M) v / M

C

(2 m + M) v / m

D

(M - m) v / M

E

(m + M) v / (M m)

fbfe5ad4-3b

USP 2014 - Física - Dinâmica, Energia Mecânica e sua Conservação

No desenvolvimento do sistema amortecedor de queda de um elevador de massa m, o engenheiro projetista impõe que a mola deve se contrair de um valor máximo d, quando o elevador cai, a partir do repouso, de uma altura h, como ilustrado na figura ao lado. Para que a exigência do projetista seja satisfeita, a mola a ser empregada deve ter constante elástica dada por

Note e adote: forças dissipativas devem ser ignoradas; a aceleração local da gravidade é g.

A

2 m g (h + d) / d2

B

2 m g (h - d) / d2

C

2 m g h / d2

D

m g h / d

E

m g / d

ea318b22-e4

USP 2012 - Física - Dinâmica, Impulso e Quantidade de Movimento, Física Moderna, Teoria Quântica

Um fóton, com quantidade de movimento na direção e sentido do eixo x, colide com um elétron em repouso. Depois da colisão, o elétron passa a se mover com quantidade de movimento , no plano xy, como ilustra a figura ao lado. Dos vetores abaixo, o único que poderia representar a direção e sentido da quantidade de movimento do fóton, após a colisão, é

Note e adote:
O princípio da conservação da quantidade de movimento é válido também para a interação entre fótons e elétrons.

A

B

C

D

E

e871478a-e4

USP 2012 - Física - Dinâmica, Leis de Newton

O pêndulo de um relógio é constituído por uma haste rígida com um disco de metal preso em uma de suas extremidades. O disco oscila entre as posições A e C, enquanto a outra extremidade da haste permanece imóvel no ponto P. A figura ao lado ilustra o sistema. A força resultante que atua no disco quando ele passa por B, com a haste na direção vertical, é

Note e adote: g é a aceleração local da gravidade.

A

nula.

B

vertical, com sentido para cima.

C

vertical, com sentido para baixo.

D

horizontal, com sentido para a direita.

E

horizontal, com sentido para a esquerda.

dc358749-e4

USP 2012 - Física - Dinâmica, Impulso e Quantidade de Movimento

Compare as colisões de uma bola de vôlei e de uma bola de golfe com o tórax de uma pessoa, parada e em pé. A bola de vôlei, com massa de 270 g, tem velocidade de 30 m/s quando atinge a pessoa, e a de golfe, com 45 g, tem velocidade de 60 m/s ao atingir a mesma pessoa, nas mesmas condições. Considere ambas as colisões totalmente inelásticas. É correto apenas o que se afirma em:

Note e adote:
A massa da pessoa é muito maior que a massa das bolas.
As colisões são frontais.
O tempo de interação da bola de vôlei com o tórax da pessoa é o dobro do tempo de interação da bola de golfe.
A área média de contato da bola de vôlei com o tórax é 10 vezes maior que a área média de contato da bola de golfe.

A

Antes das colisões, a quantidade de movimento da bola de golfe é maior que a da bola de vôlei.

B

Antes das colisões, a energia cinética da bola de golfe é maior que a da bola de vôlei.

C

Após as colisões, a velocidade da bola de golfe é maior que a da bola de vôlei.

D

Durante as colisões, a força média exercida pela bola de golfe sobre o tórax da pessoa é maior que a exercida pela bola de vôlei.

E

Durante as colisões, a pressão média exercida pela bola de golfe sobre o tórax da pessoa é maior que a exercida pela bola de vôlei.

25690834-ab

USP 2013 - Física - Dinâmica, Trabalho e Energia

No sistema cardiovascular de um ser humano, o coração funciona como uma bomba, com potência média de 10 W, responsável pela circulação sanguínea. Se uma pessoa fizer uma dieta alimentar de 2500 kcal diárias, a porcentagem dessa energia utilizada para manter sua circulação sanguínea será, aproximadamente, igual a:

A

1%

B

4%

C

9%

D

20%

E

25%

Questõesde USP sobre Dinâmica