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Faculdade Anhanguera – Joinville/SC MECÂNICA GERAL Lista de exercícios 1) O movimento de um ponto material é definido pela relação x = t4 – 3t³ + t, em que x é expresso em metros e t em segundos. Determinar a posição e a aceleração, quando t = 3s. 2) O movimento de um ponto material é definido pela relação x= t³ - 9t² +15t +18, com x em metros e t em segundos. Determinar o instante, a posição e a aceleração quando v = 0. 3) O movimento de um ponto material é definido pela relação x = 2t³ - 15t² + 24t +4, em que x é expresso em metros e t em segundo. Determine a) o instante para o qual a velocidade se anula e b) a posição e a distância total percorrida quando a aceleração se anula. 4) A aceleração da partícula é definida pela relação a= -8m/s². Sabendo que x = 20m quanto t = 4s e que x=4m quando v= 16m/s, determine a) o tempo quando v = 0, b) a velocidade e a posição quando t = 11s. 5) O movimento de um ponto material é definido pela relação x = 6t4-2t³ -12t²+3t+3. Determine o tempo, velocidade e a posição, quando aceleração é nula. 6) É conhecido que quando t= 2s e t=10s, a aceleração da partícula é inversamente proporcional ao cubo do tempo. Quanto t=2s, v= 15m/s; quando t= 10s, v=0,36m/s. Sabendo que a partícula está duas vezes longe da origem quando t= 2s , assim como duas vezes de t= 10 s, a) determine a posição da partícula quando t = 2s. 7) Uma partícula, na origem, sai do repouso e tem uma aceleração a= k/(x+4)², sendo que a está em mm/s² e k é uma constante. Sabendo que a velocidade da partícula é de 4mm/s, quando x = 8mm, determine a) o valor de k, b)a posição da partícula quando v =4,5m/s. 8) O cursor A e o bloco B estão ligados por uma corda que passa sobre três polias C, D e E, como ilustrado. C e E são fixas, enquanto D, presa a um cursor, é puxada para baixo com uma velocidade constante de 1,5m/s. No instante t=0, o bloco A inicia seu movimento para baixo a partir da posição K com uma aceleração constante e velocidade inicial nula. Sabendo-se que a velocidade do cursor A é 6m/s ao passar pelo ponto L, determinar a variação da altura, a velocidade e a aceleração do bloco B quando A passa por L. 9) Um motorista viaja a 45km/s e acelera uniformemente até 99km/h. Pelo painel do carro, o motorista sabe que viajou 0,2km enquanto acelerava. Determine a) a aceleração do carro, b) o tempo para alcançar 99km/h. Apresentar respostas em metros e segundos. 10) Um caminhão viaja 220 metros em 10 segundos, enquanto desacelera a uma taxa constante de 0,6m/s². Determine a) a velocidade inicial, b) a velocidade final, c) a distancia percorrida nos primeiros 1,5s. 11) Um motorista viajando a 72km/h observa um semáforo 320m a sua frente no instante que se acende a luz vermelha. O sinal foi projetado para que o vermelho permaneça durante 22segundos. Se o motorista passar sem parar, qual a desaceleração necessária? E qual a velocidade de passagem pelo semáforo. 12) O gráfico representa a posição de uma partícula em função do tempo. Qual a velocidade média da partícula, em metros por segundo, entre os instantes t 2,0 min e t 6,0 min? 13) Dois automóveis partem simultaneamente de dois marcos AeB, distando 5 ×10²m, indo um ao encontro do outro. O automóvel A mantém uma aceleração constante de 2,0m/s² até atingir a velocidade de 20m/s, continuando em movimento uniforme (velocidade constante). O automóvel Bmantém sempre uma aceleração constante de 1,0m/s². a) quanto tempo depois da partida os automóveis se encontrarão? B) a que distancia do marco A se dará o encontro? 14) Uma locomotiva está percorrendo um trecho sinuoso, com velocidade de 20m/s, até que, em uma curva, o maquinista percebe algo sobre os trilhos e decide acionar os freios. A locomotiva então, começa a diminuir sua velocidade de forma constante. Sabe-se que essa curva tem raio de 630m e que após 5s, a velocidade escalar da locomotiva passou a ser 11,5m/s, porém o maquinista queixou-se de que a locomotiva não reduziu a velocidade suficientemente rápido, como costuma fazer. Determinar a aceleração que a locomotiva apresentou logo após os freios terem sido acionados, a fim de determinar se realmente houve algum problema com a frenagem do trem, ou seja, a desaceleração estava dentro do esperado, que é de 1,8m/s². 15) Um parque de diversões montou um brinquedo que consiste em uma cadeira A presa em uma haste de metal, de modo que esta haste rotacional em torno do ponto O medido por um ângulo , e a cadeira A movimenta-se na haste com uma distância r do ponto O. Esse brinquedo é representado na Figura. A haste OB tem 5 m e rotaciona em torno do ponto O pela relação TETA: 0,02t³rad. A cadeira A desliza na haste por uma relação de distância ao ponto O por 0,04t²m. E, para evitar que se formem filas no brinquedo, ele deve movimentar-se durante 6 s a cada vez que é acionado. 16) O deslocamento de uma partícula no espaço, depende das características do movimento pode ser classificado de duas formas. O primeiro é o movimento uniforme que se caracteriza por ter um velocidade escalar constante, que é diferente de zero enquanto que a aceleração é igual a zero. O segundo é o movimento uniforme variado, que possui a característica de ter uma aceleração constante, o que provoca uma variação na velocidade. Nos dois modelos, uma forma prática de se visualizar essa característica é a utilização do gráfico velocidade versus tempo. O gráfico a seguir possibilita analisar o comportamento da velocidade, e encontrar o deslocamento entre dois pontos no tempo através do cálculo da área. Considerando a forma de se calcular o deslocamento através do gráfico, qual é o deslocamentos do instante T=2 até T=4,5? 17) Dispara-se um projétil da extremidade de uma coluna de 150m de altura, com uma velocidade inicial de 180m/s, num ângulo de 30º com a horizontal. Desprezando-se a resistência do ar, determinar a distancia horizontal da arma ao ponto onde o projétil atinge o solo e a altura máxima que o projétil alcança em relação ao solo. 18) Determinar o raio da curvatura mínima da trajetória descrita pelo projétil considerado no exercício anterior. 19) A aceleração de uma partícula em movimento pode ser ______ ou variável, dependendo da situação, sendo que a aceleração pode ser uma função das variáveis de ______, distância e______ e estas relações são definidas através de________. Assim, estas variáveis precisam ser definidas sempre que se estuda algum elemento em movimento. 20) Numa competição automobilística, um carro se aproxima de uma curva em grande velocidade. O piloto, então, pisa o freio durante 4 s e consegue reduzir a velocidade do carro para 30 m/s. Durante a freada o carro percorre 160 m. Supondo que os freios imprimam ao carro uma aceleração retardadora constante, calcule a velocidade do carro no instante em que o piloto pisou o freio. 21) Numa partida de futebol, o goleiro bate o tiro de meta e a bola, de massa 0,5 kg, sai do solo com velocidade de módulo igual a 10 m/s, conforme mostra a figura. No ponto P, a 2 metros do solo, um jogador da defesa adversária cabeceia a bola. Considerando g 10 m/s2, determine a velocidade da bola no ponto P. 22)Imagine que um trator está preso a uma pedra de 680kg. Inicialmente, o trator está parado e considerando que o atrito cinético (Uk) entre o solo e a pedra é de 0,36, qual deve ser o valor da força exercida pelo cabo para movimentar a pedra de 3,2 m/s² para a esquerda? 23) Será necessário movimentar uma espaçonave para a posição de lançamento, porém a plataforma de lançamento fica a 5metros acima do nível da base e um elevador deverá ser utilizado para elevá-la até a plataforma de lançamento. Esse elevador apresenta aceleração constante no iníciodo movimento a partir do solo, mas ao se aproximar da região superior, desacelera de forma constante. O fator de atrito estático entre a base da aeronave e a plataforma do elevador é de 0,28. Determine a máxima desaceleração que podem ser impostas ao elevador para que a aeronave não escorregue da plataforma. 24) Um autódromo está sendo projetado e sua tarefa como um dos encarregados pelo projeto é determinar a velocidade de segurança da primeira curva, que tem raio de 160m e inclinação de 15º graus. A velocidade de segurança é aquela na qual um carro poderá trafegar sem que nenhuma força de atrito lateral seja exercida em suas rodas. 25) Quando analisamos um movimento pela segunda Lei de Newton, fazemos uso dos componentes _____________ para movimentos retilíneos e utilizamos as expressões Fx = max, Fy = may, Fz = ___________. Porém quando a analise é realizada para movimentos curvinlineos, fazemos o uso dos componentes _____________ que são expressos como 26)Determine a velocidade escala do bloco B na figura, se a extremidade da corda em A é puxada para baixo com uma velocidade escalar de 2m/s. 27) A caixa de 50kg mostrada na figura (a) repousa sobre uma superfície horizontal para a qual o coeficiente de atrito cinético uk é de 0,3. Se a caixa está sujeita a uma força de tração de 400N como mostrado, determine a velocidade da caixa após 3s partindo do repouso. 28)Uma roda gigante é um exemplo de movimento curvilíneo. Nesse tipo de movimento, apesar do modulo da velocidade __________, existe uma aceleração normal à direção do movimento, essa aceleração também é chamada de aceleração _______, é _______ proporcional ao quadrado da velocidade da cabine e _____ proporcional a distancia entre a cabine e o centro da roda gigante. 29) Uma roda gigante é um exemplo de movimento curvilíneo. Supondo que no momento em que a roda gigante começa a funcionar, o módulo da velocidade aumenta até atingir um valor igual a 2m/s e permanece assim por um longo período de tempo. Supondo que uma roda gigante tenha um diâmetro igual a 30m e que uma pessoa de 80kg esteja em um dos carrinhos da roda gigante, determine a quantidade de movimento angular dessa pessoa. Gabarito 1) x = 3m, v = 28m/s, a = 54m/s², 2) t = 1s, x = 25m, x = -12m/s²; t = 5s, x = -7m, a= +12m/s² 3) a) 1s, 4s; b) +1,5m; 24,5m. 4) a) t = 4s, b) v = -56m/s e x=-176m. 5) t=0,667; v = -8,56m/s; x = 0,259m. 6) 35,2m. 7) K=48, x=21,6m/s² 8) Vb = 9m/s, ab = 4,5m/s² 9) a=1,5m/s²; 10s. 10) 25,9m/s; 19m/s; 38,17m. 11) a=-0,496m/s², 32,7km/h 12) 2,5m/s 13) a)20s, b) 300m. 14) Ficou dentro do esperado. 15) v=3,15m/s; a=7,33m/s² 16) . 17) . 18) 2,48km 19) . 20) 50m/s 21) 7,75m/s 22) 7467,35N 23) Aceleração máxima 12,35m/s²; desaceleração 3,81m/s² 24) 20,51m/s 25) . 26) 0,5m/s para cima 27) 15,6m/s 28) Não se alterar, centrípeta, diretamente, inversamente. 29) .