Problemas envolvendo as leis de conservação

Atividade 1

Um esquiador de 90 kg encontra-se no alto de uma montanha, em uma posição inicial de 10m em relação ao ponto mais baixo da montanha, a ponto de deslizar nela. Nesse local a aceleração da gravidade é 10 m/s² e velocidade inicial do esquiador é zero.

Imagem disponível em: http://www.geocities.ws/saladefisica8/energia/emecanica60.jpg

Desprezando os atritos, podemos fazer algumas perguntas:

  • Como podemos calcular o trabalho da força peso? A força peso é uma força conservativa? Justifique sua resposta.
  • É possível determinar a variação da energia cinética? Justifique sua resposta e em caso afirmativo determine.
  • Nesta situação existe energia potencial? Em caso afirmativo existe alguma relação entre o trabalho e a variação da energia potencial?
  • Podemos classificar esse sistema como sistema conservativo?
  • É possível determinar a velocidade a velocidade com que o esquiador atinge o solo? Justifique sua resposta e em caso afirmativo calcule a velocidade.

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Forças Conservativas.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Energia Potencial.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Conservação da Energia Mecânica.
  • Conclusão a partir das páginas anteriores.

Atividade 2

Um motorista abandona seu carro de massa 600 kg em uma rua plana, sem acionar o freio de mão. Outro veículo de massa 1000 kg, com velocidade constante de 50 m/s, colide com a traseira desse carro, e após o choque, os dois veículos passam a se movimentar juntos, deixando uma marca no asfalto de 10 m até pararem completamente.

Imagem disponível em: http://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/colisoes/i_668e50d0091f6b71_html_da2523e4.png

Algumas perguntas podem ser feitas sobre o evento, tais como:

  • Se soubermos o intervalo que a força que deformou os veículos atuou, é possível determinar o impulso e o módulo dessa força? Em caso afirmativo considere o intervalo de tempo igual a 0,25s.
  • Qual é o tipo de colisão que ocorreu?
  • Há conservação de momento linear?
  • A energia cinética do sistema é conservada?
  • Podemos afirmar que a marca no asfalto é devido a força de atrito? Em caso afirmativo determine o trabalho realizado pela força de atrito.
  • Como podemos relacionar o trabalho e a energia cinética?

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Momento Linear, abra a página Momento Linear.
  • Em Conservação de Momento Linear, abra a página Colisões.
  • Conclusão decorrente das questões 1 e 2.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Forças Conservativas.

Atividade 3

Um ciclista, está em alta velocidade, quando solta o guidão da bicicleta, abre os braços, e não cai imediatamente. Após um tempo ele resolve frear.

Faremos a seguir algumas perguntas sobre a situação

  • Por que ao acionar os freios a velocidade da bicicleta diminui e a bicicleta para?
  • Por que ao soltar o guidão, o ciclista em alta velocidade, não cai imediatamente.?

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Momento Angular, abra a página Momento de Inércia e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Momento Angular, abra as páginas Torque e Momento Angular.

Atividade 4

Essa atividade tem como objetivo verificar a conservação de momento angular em um sistema formado por duas latinhas ligadas por um barbante como mostra a figura a seguir.

Segurando a latinha superior, gire a outra latinha, torcendo o elástico. Observe e anote o que acontece com cada uma das latinhas.

Imagem disponível em: GREF – Física – Mecânica

Na primeira situação as latinhas possuem massas iguais. Na segunda a latinha na extremidade inferior possui maior massa e na situação 3 as das latinhas são iguais, porém estão distribuídas de forma diferentes.

Analisando cada situação, o que podemos fazer algumas perguntas:

  • As velocidades angulares das latinhas, na extremidade superior e inferior, são iguais ou diferentes.
  • Qual a relação existente entre a velocidade angular e o momento de inércia?
  • O que é necessário para que ocorra conservação do momento angular?

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Momento Angular, abra a página Momento de Inércia e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Momento Angular, abra a página Momento Angular.
  • Conclusão das páginas anteriores.

APÓS RESOLVER OS PROBLEMAS RESPONDA O QUESTIONÁRIO DE AVALIAÇÃO DO SITE QUE SEGUE NO LINK ABAIXO.

QUESTIONÁRIO DE AVALIAÇÃO

 

Produto educacional do MNPEF – Polo UFABC