aula 9 - movimento de rotação - física - pvsj - prof elvis

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Pré-Vestibular São Januário

Conteúdo, dicas, macetes e questões prováveis...

FÍSICA

Prof. Elvis Soares

Movimento de Rotação

2015

2 PVSJ :: Física :: Prof. Elvis Soares

Qual cavalo tem a maior velocidade, o mais externo ou o mais interno no carrossel?

Por que ao centrifugar a roupa na maquina de lavar, ela sai menos molhada?

Por que o carro na montanha russa não despenca ao passar pelo ponto mais alto?

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Movimento Circular

PVSJ :: Física :: Prof. Elvis Soares

Um corpo executa movimento circular quando sua trajetória é uma circunferência ou um arco de circunferência.

Quando o movimento é circular e uniforme, o tempo gasto pelo corpo para completar uma volta é constante e em intervalos de tempo iguais o móvel retorna à mesma posição com a mesma velocidade, o movimento é dito portanto periódico.

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Período e Frequência


Período – definido como sendo o tempo que o móvel demora para efetuar uma volta completa (ciclo) representado pela letra (T).

Freqüência – definida com sendo o número de voltas completas (ciclos) que um móvel ou ponto material efetua na unidade de tempo, representado pela letra (f).

O ponteiro das horas de um relógio tem período igual a 12h, o d o s m i n u t o s , 6 0 m i n u t o s e o d o s segundos, 60 segundos.

f =1

T

As asas do beija-flor batem 60 vezes por segundo.

f = 60 Hz

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Velocidade Angular


Para qualquer um móvel em MCU, a velocidade linear é igual ao espaço percorrido durante um período, que é o comprimento da circunferência.

Como o móvel efetua uma volta completa, o ângulo descrito é 2π rad = 360o num tempo igual ao período T, cuja razão é a velocidade angular.

v =2⇡R

T

! =2⇡

T

v = !R

O disco inteiro gira com a mesma velocidade angular. Mas a joaninha duas vezes mais distante, gira com velocidade linear duas vezes maior.

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Força Centrípeta


O vetor velocidade é sempre tangente à trajetória, ou seja, ele muda de direção ao longo do movimento, e então surge uma aceleração centrípeta.

A força responsável pelo fato de surgir a aceleração centrípeta é denominada força centrípeta ou força resultante centrípeta. Essa força obriga o móvel a estar sempre mudando a direção do vetor velocidade obrigando-o a efetuar a curva.

Durante o movimento, o fio prende a bola no movimento circular. Se cortássemos o fio, a bo la sa i r i a pe l a tangente!

acp =v2

R

Fcp = macp = mv2

R


No ponto mais alto do globo da morte, o motociclista deve acelerar. Enquanto que, no ponto mais baixo ele pode frear.

Numa lombada nos sentimos mais leves, pois a força que os bancos fazem diminui.

Algumas Consequências da Força Centrípeta

Ao efetuar uma curva muito fechada , o carro deve diminuir sua velocidade.

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Teste sua Compreensão



Questão 1 - (PUC/RJ)

“Nada como um dia após o outro.”Certamente esse dito popular está relacionado de alguma forma com a rotação da Terra em torno de seu próprio eixo, realizando uma rotação completa a cada 24 horas.

Pode-se então dizer que cada hora corresponde a uma rotação de:

(A) 360º (C) 90º

(B) 180º (D) 15º

A freqüência e o período do ponteiro dos minutos de um relógio são, respectivamente:

(A) (1/60) Hz e 3.600 s (B) (1/3.600) Hz e 3.600 s (C) (1/60) Hz e 60 min

(D) 60 Hz e 60 s (E) 60 Hz e (1/60) min

Questão 2 - (PUC/RS)


Questão 3 - (UERJ)

A distância média entre o Sol e a Terra é de cerca de 150 milhões de quilômetros.

Assim, a velocidade média de translação da Terra em relação ao Sol é, aproximadamente, de:

(A) 3 km/s (B) 30 km/s (C) 300 km/s (D) 3000 km/s


Questão 4 - (Unicamp 2014)

As máquinas cortadeiras e colheitadeiras de cana-de-açúcar podem substituir dezenas de trabalhadores rurais, o que pode alterar de forma significativa a relação de trabalho nas lavouras de cana-de-açúcar. A pá cortadeira da máquina ilustrada na figura abaixo gira em movimento circular uniforme a uma frequência de 300 rpm.

A velocidade de um ponto extremo P da pá vale

(Considere π = 3)

(A) 9 m/s. (B) 15 m/s. (C) 18 m/s. (D) 60 m/s.


Questão 5 - (UFSM/RS 2012)

A figura representa dois atletas numa corrida, percorrendo uma curva circular, cada um em uma raia. Eles desenvolvem velocidades lineares com módulos iguais e constantes, num referencial fixo no solo.

Atendendo à informação dada, assinale a resposta correta.

(A) Em módulo, a aceleração centrípeta de A é maior do que a aceleração centrípeta de B.

(B) Em módulo, as velocidades angulares de A e B são iguais.

(C) A poderia acompanhar B se a velocidade angular de A fosse maior do que a de B, em módulo.

(D)Se as massas dos corredores são iguais, a força centrípeta sobre B é maior do que a força centrípeta sobre A, em módulo.

(E) Se A e B estivessem correndo na mesma raia, as forças centrípetas teriam módulos iguais, independentemente das massas.


Questão 6 - (FGV/SP)

Vendedores aproveitam-se da morosidade do trânsito para vender amendoins, mantidos sempre aquecidos em uma bandeja perfurada encaixada no topo de um balde de alumínio (Figura 1); dentro do balde, uma lata de leite em pó, vazada por cortes laterais, contém carvão em brasa (Figura 2). Quando o carvão está por se acabar, nova quantidade é reposta. A lata de leite é enganchada a uma haste de metal e o conjunto é girado vigorosamente sob um plano vertical por alguns segundos , reavivando a chama (Figura 3)

Mantendo o movimento circular de raio 80 cm, a menor velocidade que a lata deve possuir no ponto mais alto de sua trajetória para que o carvão não caia da lata é, em m/s,(A) √2 (B) 2 (C) 2√2 (D) 4 (E) 4√2


Questão 7 - (FGV/SP)

Com relação ao exercício anterior, no momento em que o braseiro atinge o ponto mais baixo de sua trajetória, considerando que ele descreve um movimento no sentido anti-horário e que a trajetória é percorrida com velocidade constante, dos vetores indicados, aquele que mais se aproxima da direção e sentido da força resultante sobre a lata é(A) (B) (C) (D) (E)


Gabarito

1. (D)

2. (B)

3. (B)

4. (C)

5. (A)

6. (C)

7. (A)

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