Estudando física para concursos públicos e ENEM? Confira aqui a resolução da prova de física da PRF 2019, aplicada pelo CESPE.
A figura seguinte ilustra uma prova de tiro ao alvo com arma de fogo: o alvo é um círculo de 20 cm de diâmetro e está localizado a 50 m da extremidade do cano da arma. O cano da arma e o centro do alvo estão à altura de 1,5 m do solo.
Nessa situação, um projétil de massa igual a 15 g sai do cano da arma paralelamente ao solo, com velocidade horizontal inicial de 720 km/h.
Tendo como referência a situação apresentada, julgue os itens a seguir, considerando que a aceleração da gravidade seja de 9,8 m/s2 e desprezando o atrito do ar sobre o projétil.
Questão 35. O deslocamento do projétil na direção horizontal ocorre de acordo com uma função quadrática do tempo.
Comentário:
O movimento horizontal é uniforme (MRU), ou seja, a função do movimento em relação ao tempo é uma função linear:
s = s0 + v.t
Resposta: Errado
Questão 36. Na situação em tela, o projétil atingirá o alvo circular.
Comentário:
Como a velocidade inicial será determinante em nosso cálculo, efetuaremos inicialmente a transformação de km/h para m/s, dividindo a velocidade em k/h por 3,6:
720 / 3,6 = 200 m/s
Calcularemos agora o tempo necessário para que o projétil percorra 50 metros horizontalmente:
s = s0 + v.t
50 = 0 + 200.t
200t = 50
t = 50/200
t = 0,25 s
Sabendo que o projétil atingirá (ou não) o alvo após 0,25 segundos, calcularemos o deslocamento vertical (MRUV) durante este período:
s = s0 + v0t + at2/2
s = 0 + 0 + 9,8.(0,25)2/2
s = 0,30625 m = 30,625 cm
Observe que quando o projétil percorre 50 metros, a altura é 30 cm menor do que no momento do disparo. Como o alvo possui um raio de 10 cm (diâmetro igual a 20 cm), podemos concluir que o alvo não será atingido.
Resposta: Errado
Questão 37. Se o alvo fosse retirado da direção do projétil, então o trabalho realizado pela força gravitacional para levar o projétil até o solo seria superior a 0,10 J.
Comentário:
Considerando que o projétil foi disparado a uma altura de 1,5 metros do solo, podemos utilizar a fórmula do trabalho da força peso.
P = m.g.h
P = 0,015 . 9,8 . 1,5
P = 0,22 J
Resposta: Correto
Um veículo de 1.000 kg de massa, que se desloca sobre uma pista plana, faz uma curva circular de 50 m de raio, com velocidade de 54 km/h. O coeficiente de atrito estático entre os pneus do veículo e a pista é igual a 0,60.
A partir dessa situação, julgue os itens que se seguem, considerando a aceleração da gravidade local igual a 9,8 m/s2.
Questão 38. O veículo está sujeito a uma aceleração centrípeta superior à
aceleração gravitacional.
Comentário:
Podemos utilizar a fórmula da aceleração centrípeta em função da velocidade e do raio, devendo inicialmente transformar a velocidade de km/h para m/s:
54 / 3,6 = 15 m/s
acp = v2/R
acp = 152/50
acp = 4,5 m/s2
Como a aceleração gravitacional é de 9,8 m/s2, podemos concluir que o item está ERRADO.
Questão 39. Se o veículo estivesse sujeito a uma aceleração centrípeta
de 4,8 m/s2, então ele faria a curva em segurança, sem derrapar.
Sabendo que a velocidade de segurança é de 17,1 m/s, finalizaremos calculando a velocidade que o veículo entra na curva para uma aceleração centrípeta de 4,8 m/s2:
Veja que a velocidade é menor que a velocidade máxima de segurança.
Resposta: Certo
Questão 40. Considere que esse veículo colida com outro veículo, mas o sistema permaneça isolado, ou seja, não haja troca de matéria com o meio externo nem existam forças externas agindo sobre ele. Nesse caso, segundo a lei de conservação da quantidade de movimento, a soma das quantidades
de movimento dos dois veículos, antes e após a colisão, permanece constante.
Comentário:
A quantidade de movimento sempre se conserva em colisões cujo sistema permanece isolado e que não existem forças externas agindo sobre ele.
Resposta: Correto
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