OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 17

17. Suponha que dois carrinhos de laboratório, um com o dobro da massa do outro, estejam parados sobre trilhos horizontais e paralelos. Um garoto empurra cada carro durante 5,0 segundos. Desprezando-se o atrito e supondo que o garoto tenha exercido forças iguais em ambos os carrinhos, podemos afirmar acertadamente que:

a) O momento linear do carrinho mais leve é menor do que o carrinho mais pesado;
b) O momento linear de ambos os carrinhos são iguais;
c) O momento linear do carrinho mais leve é maior do que o carrinho mais pesado;
d) A energia cinética do carrinho mais leve é menor do que o carrinho mais pesado;
e) A energia cinética de ambos os carrinhos são iguais.

Resolução:
Para iniciar devemos começar entendendo que o momento linear é dado pelo produto da massa pela velocidade, ao aplicarmos uma força sobre este, fazemos variar o momento linear. Consideraremos os corpos inicialmente parados, assim, o momento linear final dos corpos serão os variados pela aplicação da força.

Assim, devemos obter a variação da velocidade que os carrinhos sofreram nestes cinco segundos.

o que necessariamente nos leva a obter a aceleração a partir da força aplicada, assim

Substituindo nas equações anteriores

Concluímos então que o momento linear é o mesmo para os dois carrinhos.
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Resposta: Item (B)

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 16

Procurando atingir a outra margem de um rio, o garoto representado na figura chuta uma bola de massa (m), com uma velocidade de valor (v₀), atingindo o ponto A da figura, situado a 40 m da base. Desprezando-se as resistências viscosas e considerando-se que ele se encontra a uma altura de 20 m em relação ao ponto desejado, determine módulo dessa velocidade.
Dado: g = 10 m/s².
a) 19,5 m/s
b) 15,5 m/s
c) 22,5 m/s
d) 30,0 m/s
e) 45,0 m/s

Resolução:

Para resolver esta questão devemos primeiramente levar em conta as componentes da velocidade inicial

Então usaremos uma das duas equações para o cálculo da velocidade inicial.
Podemos usar a equação de na direção x, onde

Por outro lado na direção y temos:

Substituindo os valores e fazendo o cálculo:

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Resposta: Item A

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 15

O Professor Physicson durante suas aulas sobre colisões propôs aos seus alunos o seguinte problema:
• Considere um grande caminhão colidindo de frente com um pequeno fusquinha. Com relação às forças trocadas entre os dois, durante a colisão, podemos afirmar corretamente que:

a) A força exercida pelo caminhão sobre o fusquinha é maior do que a força exercida pelo fusquinha sobre o caminhão;
b) A força exercida pelo fusquinha sobre o caminhão é maior do que a força exercida pelo caminhão sobre o fusquinha;
c) Nenhum dos dois exerce força sobre o outro. O fusquinha é esmagado simplesmente por que estava no caminho do caminhão;
d) O caminhão é quem exerce força sobre o fusquinha, mas o fusquinha não exerce força sobre o caminhão, pois sua massa é muito pequena em relação ao caminhão;
e) A força exercida pelo caminhão sobre o fusquinha tem a mesma intensidade da força que o fusquinha exerce sobre o caminhão.

Resolução:

A partir da terceira lei de Newton sabemos que ao ser aplicada uma força sobre um corpo aparece ao mesmo tempo uma força de reação no sentido oposto, mesma direção e com mesma intensidade. Ao ser aplicada uma força é provocada uma aceleração que é inversamente proporcional a massa do corpo.
Assim a força exercida por cada um dos objetos do problema são iguais em módulo.

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Resposta:

Item (E)

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 14

No laboratório de física, o Professor Physicson propôs uma experiência que consistia lançar com uma mesma velocidade e simultaneamente, duas esferas de metal com mesma massa e volumes, sobre os trilhos mostrados na figura abaixo. Para isso, considere os dois trilhos sem atrito e com o mesmo comprimento. A saliência no trilho A possui a mesma curvatura que a depressão no trilho B. A partir dessas informações pode-se garantir que a bola que percorre a trajetória primeiro é:
a) A bola B;
b) A bola A;
c) Ambas levam o mesmo tempo:
d) Nos trechos curvos, A e B possuem a mesma quantidade de energia cinética;
e) A energia mecânica em ambas as situações não são conservadas.

Resolução:
 A esfera A, ao percorrer o trajeto, tem parte de sua energia cinética reduzida, fazendo que sua velocidade seja também reduzida.
Por outro lado, a esfera B aumenta sua velocidade com a queda na depressão, assim fica mais rápida para percorrer o trajeto curvo.
Assim a esfera que primeiro percorre o trajeto curvo é a esfera B.

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Resposta:
Item A

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 13

Considere dois blocos de metal de mesmo volume, sendo que o peso de um é o dobro do outro, deslizando sobre uma mesa lisa e horizontal com a mesma velocidade. Desprezando-se a resistência do ar, após abandonarem a mesa:
a) O bloco mais pesado atinge o solo aproximadamente na metade da distância horizontal que vai da base da mesa até o ponto onde o bloco mais leve bateu no solo;
b) O bloco mais leve atinge o solo aproximadamente na metade da distância horizontal que vai da base da mesa até o ponto onde o bloco mais pesado bateu no solo;
c) O bloco mais pesado atinge o solo bem mais próximo da base da mesa do que o bloco mais leve, mas não necessariamente na metade da distância horizontal;
d) Os blocos atingem o solo a aproximadamente uma mesma distância horizontal da base da mesa;
e) O bloco mais leve atinge o solo bem mais próximo da base da mesa do que o bloco mais pesado, mas não necessariamente na metade da distância horizontal.

Resolução:

A força de atrito com a mesa é o dobro no bloco com maior massa, isso significa que sua aceleração é a metade, assim quando saem da mesa o corpo com maior massa tem menor velocidade horizontal que o bloco mais leve, fazendo com que o bloco de maior massa alcance a menor distância.

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Resposta:
Item (C)

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 12

Durante as décadas de oitenta e noventa, várias pesquisas a nível acadêmico, nos conduziram a levar em consideração os erros conceituais alternativos ou intuitivos que as pessoas cometiam a respeito de determinados conceitos científicos. Dentre estes, é comum termos ideias intuitivas ou aristotélicas de que o movimento está relacionado com os atos de empurrar, levantar ou puxar. Assim sendo, podemos entender que uma carroça puxada por quatro cavalos andará mais rápido do que a mesma carroça sendo puxada por apenas dois cavalos. Portanto, nossa intuição nos diz que a força aplicada é função da (do): 

a) tempo;
b) velocidade;
c) aceleração;
d) variação do tempo;
e) massa.

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Resolução:
Ao aplicarmos uma força sobre um corpo, vemos que este ganha velocidade, se aumentarmos a força ele fica ainda mais rápido, assim, é comum pensar que a velocidade é consequência da força, embora observando com mais cuidado vemos que a força está relacionado com a variação da velocidade no tempo, ou seja a aceleração. A observação do dia-a-dia nos leva a pensar que a força está ligada à velocidade.

Resposta:
Item (B)

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 11

Você empurra com velocidade constante um bloco retangular de madeira sobre um determinado piso, aplicando-lhe uma força F₁. Você decide virar o bloco de tal forma que ele fique agora com a face de menor área (duas vezes menor) sobre o piso. Nessa nova posição, para manter a mesma velocidade anterior, você deve aplicar uma força F₂ que é aproximadamente: 

a) Quatro vezes maior que F₁;
b) Quatro vezes menor que F₁;
c) Igual a F₁;
d) A metade de F₁;
e) O dobro de F₁.

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Resolução: 

Na primeira situação é necessária um força para manter o corpo com velocidade constante por conta da força de atrito entre o bloco e o solo. A força de atrito é o resultado da relação entre as forças de contato que neste caso é igual ao peso do corpo e a superfície. 

Na segunda situação o bloco não muda, então o peso do mesmo também não é modificado e por consequência a força de atrito entre a superfície e o bloco segue sendo a mesma. 

Para manter o bloco com a mesma velocidade a força deve ser mantida igual. 

Resposta:

Item (C)