Prova resolvida – PRF 2013

Confira aqui a prova de física resolvida do concurso realizado pela Polícia Rodoviária Federal (PRF) em 2013 e organizado pelo CESPE.

Bom estudo!

Considerando que um veículo com massa igual a 1.000 kg se mova em linha reta com velocidade constante e igual a 72 km/h, e considerando, ainda, que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s² , julgue os itens a seguir.

115. Quando o freio for acionado, para que o veículo pare, a sua energia cinética e o trabalho da força de atrito, em módulo, deverão ser iguais.

Resolução

O trabalho da força resultante é igual à variação da energia cinética do corpo.

Quando o freio é acionado, a força resultante se resume a força de atrito, considerando que o Peso e a Normal se anulam.

τ_Fresultante = ∆_Ec

τ_Fatrito = ∆_Ec

τ_Fatrito = E_cf – E_ci

Como a energia cinética final é igual a zero, considerando que o veículo deverá parar, temos que:

τ_Fatrito = – E_ci

Resposta: CERTO

Observação: Questões deste tipo costumam desprezar a resistência do ar e considerar apenas o atrito gerado pelo acionamento dos freios. Como isto não foi feito, consideramos todo o atrito aplicado ao veículo.

116. Antes de iniciar o processo de frenagem, a energia mecânica do veículo era igual a 200.000 J.

Resolução

A energia mecânica é igual à soma da energia cinética com a energia potencial.

E_MEC = E_C + E_P

Considerando que o carro não tem altura, ou seja, tendo como referência a linha reta em que o carro se move, a energia potencial será igual a zero.

E_MEC = E_C

E_MEC = m.v²/2

Considerando que 72 km/h = 20 m/s, temos:

E_MEC = 1000.20²/2

E_MEC = 200000 J

Resposta: CERTO

Uma bala de revólver de massa igual a 10 g foi disparada, com velocidade v, na direção de um bloco de massa igual a 4 kg, suspenso por um fio, conforme ilustrado na figura acima. A bala ficou encravada no bloco e o conjunto subiu até uma altura h igual a 30 cm.

Considerando essas informações e assumindo que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s², julgue o item abaixo.

117. Se toda a energia cinética que o conjunto adquiriu imediatamente após a colisão fosse transformada em energia
potencial, a velocidade do conjunto após a colisão e a velocidade com que a bala foi disparada seriam, respectivamente, superiores a 2,0 m/s e a 960 m/s.

Resolução

Considerando que toda a energia cinética do conjunto foi transformada em energia potencial após a colisão até o conjunto parar na altura de 30 cm, temos:

E_{MEC_inicial} = E_{MEC_final}

E_{cinética_inicial} = E_{potencial_final}

m_total . v² / 2 = m_total . g . h

v² / 2 = g . h

v² = 10 . 0,3 . 2

v = √6

v = 2,45 m/s

Considerando a conservação da quantidade de movimento antes e depois da colisão:

Q_inicial = Q_final

m_bala . v_bala = m_total . v_total

0,01 . v_bala = 4,01 . 2,45

0,01 . v_bala = 9,8245

v_bala = 9,8245 / 0,01

v_bala = 982,45 m/s

Resposta: C

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