FÍSICA GERAL IILISTA 02 - EXERCÍCIOS DE CINEMÁTICA ESCALAR – QUEDA LIVRE

Raymond A. Serway/ John W. Jewett Jr. – Princípios de FísicaVolume 1 – Mecânica Clássica.

Considere os movimentos em ambientes onde se considera a aceleração dagravidade (g) constante e aproximadamente igual a 9,80 m/s2.

1 – Um estudante lança verticalmente para cima uma bola de tênis para sua colegaque está em uma janela 4,00 m acima do ponto de lançamento. A bola é agarrada 1,50 sdepois pela mão esticada da colega. (a) A bola foi atirada com que velocidade inicial? (b)Qual era a velocidade da bola logo antes de ser agarrada?R.: a) 10,0 m/s para cima; b) 4,68 m/s para baixo.

2 – Uma bola é arremessada diretamente para baixo com uma velocidade inicial de8,00 m/s de uma altura de 30,0 m. A bola atinge o solo após qual intervalo de tempo?R.: 1,79 s

3 – Uma bola de beisebol é atingida pelo bastão de forma a mover-se verticalmentepara cima. Um fã observa que a bola demora 3,00 s para atingir sua altura máxima.Determine: a) A velocidade inicial da bola; b) A altura que a bola alcança.R.: a) 29,4 m/s; b) 44,1 m

4 – Um peão corajoso está em um galho de árvore e deseja saltar verticalmente emcima de um cavalo galopando sob a árvore. A velocidade do cavalo, admitida constantedurante o percurso considerado, é de 10,0 m/s, a distância entre o galho e o nível da sela éde 3,00 m. (a) Qual deve ser a distância horizontal entre a sela e o galho no momento que opeão fizer o seu salto? (b) Por quanto tempo ele permanecerá no ar?R.: a) 7,82 m; b) 0,782 s

5 – Um estudante de Engenharia está na borda de uma ponte 20,0 m acima de umrio e atira uma pedra verticalmente para baixo com velocidade escalar de 12,0 m/s. Eleatira outra pedra verticalmente para cima com a mesma velocidade escalar de modo que2 não ocorra colisão com a ponte ao descer e então caia no rio. Encontre para cada pedra (a) a velocidade quando atinge a água; (b) a velocidade escalar média e (c) a rapidez.R.: a) 23,2 m/s; b) 17,5 m/s; 5,57 m/s c) 17,5 m/s; 9,67 m/s

6 – Uma bola é lançada a partir do solo, verticalmente para cima, com velocidadeescalar de 15,0 m/s. (a) Quanto tempo a bola leva para atingir a sua altura máxima (b)Qual é a sua altura máxima? (c) Determine a velocidade e a aceleração da bola em t=2 s.R.: a) 1,53 s; b) 11,5 m; c) 4,60 m/s para baixo; 9,80 m/s2, em módulo.

7 – A altura de um helicóptero, quando sobe verticalmente a partir do solo, é dadapor:H = 3,00. t3 (SI)

Após 2,00 s do início do movimento, o piloto do helicóptero solta um pacote;Determine quanto tempo que o pacote demora para atingir o solo.R.: 7,95 s.

8 – Uma pedra é arremessada verticalmente para cima do terraço do último andarde um edifício com velocidade inicial de 20,0 m/s. O edifício tem 50,0 m de altura. O solo éadmitido como impenetrável. Determine:

a) o tempo transcorrido até a pedra atingir a sua altura máxima;b) A altura máxima atingida em relação ao solo;c) O tempo que a pedra demora ao passar novamente pelo arremessador;d) A velocidade da pedra neste instante;e) A velocidade e a posição da pedra, em relação ao solo, no instante t = 5,00s;f) A velocidade da pedra logo antes de atingir o solo;g) O tempo que a pedra permaneceu no ar.

R.: a) 2,04 s; b) 70,4 m; c) 4,08 s; d) 20,0 m/s para baixo; e) 29,0 m/s parabaixo a 27,5 m acima do solo; f) 37,1 m/s para baixo; g) 5,83 s.

9 – Um estudante de Engenharia e também alpinista, curioso, escala um rochedocom 50,0 de altura, em relação ao nível das águas tranqüilas de um lago. Ele joga duaspedras verticalmente para baixo, separadas pelo intervalo de tempo de 1,00 s, e observaque elas atingem simultaneamente à água. A primeira pedra foi atirada com velocidadeinicial de 2,00 m/s. Determine:a) O tempo que as pedras demoram em atingir à água após o lançamento daprimeira pedra; 3b) A velocidade inicial da segunda pedra;c) Qual é a velocidade de cada pedra ao atingir à água.

R.: 2,99 s; b) 15,4 m/s; c) 31,3 m/s e 34,3 m/s10 – Um foguete de teste é lançado verticalmente para cima de um poço. Umacatapulta lhe fornece uma velocidade inicial de 80,0 m/s no nível do solo. Seus motoressão acionados neste instante e lhe fornecem uma aceleração de 4,00 m/s2 até que elealcance a altitude de 1000 m, em relação ao nível do solo. Neste ponto os motores falham eo foguete entra em queda livre ficando sob a ação exclusiva da gravidade. a) Por quantotempo fica o foguete em movimento acima do solo; b) Qual é sua altitude máxima, emrelação ao solo? ; c) Qual é sua velocidade no instante que colidir com a Terra.

R.: a) 41,0 s; b) 1,73 km; c) 184 m/s para baixo.