Atividade: Forças que Resistem ao Movimento

Nesta atividade, nós vamos praticar a comparação entre atrito e forças de arrasto e também a explicação de como a variável força de arrasto num objeto resulta numa velocidade terminal.

Q1:

Um rolamento de massa 150 g é largado num tubo cheio de óleo. O rolamento atinge a superfície do óleo com uma velocidade, com sentido para baixo, de 1,5 m/s e após se afundar no óleo por 1,5 s, a velocidade do rolamento torna-se 6,3 m/s. Qual é a força de arrasto média, com sentido para cima, que o óleo aplica no rolamento?

Q2:

As formas geométricas (A), (B), (C), (D) e (E) apresentadas o diagrama são as formas das superfícies dos objetos que se movem num fluido. A parte frontal de cada objeto tem a forma apresentada. Todos os objetos movem-se à mesma velocidade no fluido. Qual dos objetos tem a maior força de arrasto a atuar nele?

  • A(B)
  • B(A)
  • C(C)
  • D(D)
  • E(E)

Q3:

Uma roda cai de um avião que voa horizontalmente. A velocidade de queda da roda varia com o tempo, como se apresenta no diagrama.

Ao fim de quanto tempo após a roda se separar do avião, a força para cima exercida pelo ar iguala o peso da roda?

Qual é a intensidade da força para cima exercida pelo ar na roda no instante em que a roda se separa do avião?

Em que instante de tempo a força resultante na roda é igual ao peso da roda?

A aceleração da roda aumenta, diminui ou permanece constante nos primeiros two segundos após esta se separar do avião?

  • ADiminui
  • BAumenta
  • CPermanece constante

A aceleração da roda aumenta, diminui ou permanece constante entre os 4 e os 6 segundos após esta se separar do avião?

  • ADiminui
  • BAumenta
  • CPermanece constante

A velocidade da roda aumenta, diminui ou permanece constante entre os 2 e os 4 segundos após esta se separar do avião?

  • APermanece constante
  • BDiminui
  • CAumenta

A velocidade da roda aumenta, diminui ou permanece constante entre os 6 ou os 8 segundos após a roda se separar do avião?

  • AAumenta
  • BPermanece constante
  • CDiminui

Q4:

O gráfico mostra a variação da velocidade de um objeto em função do tempo a que o objeto é sujeito a uma força constante e à força de arrasto que atua em sentido oposto a essa força. Qual dos pontos 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 , 𝐷 e 𝐸 representa mais corretamente o instante em que o objeto inicia o seu movimento na sua velocidade terminal?

  • APonto 𝐶
  • BPonto 𝐸
  • CPonto 𝐵
  • DPonto 𝐷
  • EPonto 𝐴

Q5:

Um arpão é disparado horizontalmente debaixo de água. A massa do arpão é de 250 g e é disparado com uma velocidade inicial de 16 m/s. O arpão percorre uma distância de 10 m horizontalmente antes de a sua velocidade se tornar zero. Qual é a força média horizontal que a água aplica no arpão na direção do seu movimento antes de a velocidade se tornar zero?

Q6:

Um morcego de massa 250 g voa horizontalmente, batendo as suas asas para empurrar o ar. A força aplicada pelas asas do morcego é de 2,5 N e o morcego acelera 6,2 m/s2. Quanta força de arrasto atua no morcego?

Q7:

Um pássaro voa horizontalmente a uma velocidade constante de 15 m/s, batendo as suas asas para empurrar o ar. A força aplicada pelas asas do pássaro é de 3,5 N. Quanta força de arrasto atua no pássaro?

Q8:

Qual das seguintes afirmações acerca do arrasto e do impulso não está correta?

  • AO sentido do arrasto é oposto ao do movimento do objeto. O sentido do impulso é oposto ao do peso do objeto.
  • BA intensidade da força de arrasto depende sempre da velocidade a que o objeto se move num fluido. O impulso é independente da velocidade do objeto.
  • CO impulso depende da densidade do objeto. O arrasto é independente da densidade do objeto.
  • DO impulso depende da densidade do fluido. O arrasto é independente da densidade do fluido.

Q9:

Uma bola é lançada num plano inclinado para baixo. Na base do plano está parte de uma pista que pode ser coberta com uma de várias superfícies diferentes à escolha, A, B, C e D. A velocidade média a que a bola se move na pista é a apresentada na tabela.

Material da Superfície A B C D
Velocidade Média (m/s) 0,25 0,33 0,16 0,52

Qual dos materiais da superfície produz a menor força de atrito na bola? Assuma que o arrasto na bola provocado pelo ar é desprezável.

  • AB
  • BA
  • CC
  • DD

Q10:

Qual das seguintes afirmações acerca do arrasto e do atrito não está correta?

  • AA força de arrasto de um objeto que se move num fluido atua sempre em sentido oposto ao do movimento do objeto.
  • BA intensidade da força de arrasto depende sempre da velocidade a que um objeto se move num fluido.
  • CUma força de arrasto não é produzido pelo contacto entre duas superfícies sólidas que se movem a velocidades diferentes.
  • DA intensidade de uma força de atrito entre duas superfícies que estão em contacto deve ser zero se ambas as superfícies têm a mesma velocidade.

Q11:

Um objeto com uma massa de 135 kg move-se através de um gás a uma velocidade inicial de 2,5 m/s. A superfície do objeto que enfrenta o gás que se aproxima é quadrada, conforme mostrado no diagrama. O gás tem uma densidade de 0,75 kg/m3.

Qual é a quantidade de movimento do objeto antes que ele tenha deslocado qualquer gás?

Qual volume de gás é deslocado em um segundo pelo objeto?

Que massa de gás é deslocada em um segundo pelo objeto?

Que quantidade de movimento é dado ao gás em um segundo, assumindo que o objeto se move em 2,5 m/s por todo o segundo?

Qual seria a velocidade do objeto após se mover através do gás por um segundo se o objeto perdesse a mesma quantidade de movimento que seria obtido pelo gás se o objeto mantivesse uma velocidade constante de 2,5 m/s através do gás?

Q12:

A secção transversal de uma conta metálica tem uma área de superfície de 0,001 m2. A conta começa em repouso e cai uma distância de 5 cm num fluido com uma densidade de 2 2 0 0 kg/m3.

Qual é a massa total do fluido que a conta desloca ao cair 5 cm?

Se a aceleração da conta ao cair é de 8,2 m/s2, quanta força exerce a conta no fluido que desloca?

Q13:

Qual dos gráficos (a), (b), (c) e (d) mostra mais corretamente como a velocidade de um objeto varia com o tempo, se o objeto é sujeito a uma força constante enquanto se move num fluido que exerce uma força de arrasto nele, levando-o à sua velocidade terminal?

  • A(c)
  • B(a)
  • C(d)
  • D(b)

Q14:

O fluxo de ar em veículos com diferentes formas — (a), (b), e (c) — é o apresentado no diagrama. A velocidade do fluxo de ar que passa pelos veículos é a mesma para cada veículo e eles têm a mesma área de superfície na direção do fluxo de ar. Qual das seguintes afirmações acerca das forças de arrasto que atuam nos veículos está correta?

  • AA menor força de arrasto atua no veículo (c) pois é o que tem menor área de superfície.
  • BA força de arrasto em cada veículo é a mesma.
  • CA menor força de arrasto atua no veículo (b) pois é a sua superfície é a mais horizontal.
  • DA menor força de arrasto atua no veículo (c) pois é o produz a menor circulação de ar à sua volta.
  • EA menor força de arrasto atua no veículo (a) pois é o que empurra mais ar para fora da sua trajetória.

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