Lição de casa da aula: A Conservação do Momento Angular Physics

Começar a praticar

Nesta atividade, nós vamos praticar a calcular as propriedades cinemáticas de um objeto em que o momento angular do objeto é conservado.

Q1:

Três discos podem girar em torno de um eixo. Os discos têm momentos de inércia 𝐼, 𝐼, e 𝐼, onde 𝐼=𝐼 e 𝐼=8𝐼, e velocidades angulares 𝜔, 𝜔, e 𝜔. Se 𝜔 aumenta em 0,5 rad/s, por quanto deve 𝜔 e 𝜔 mudar para contrabalançar o aumento do momento angular do outro disco? Assuma que 𝜔 e 𝜔 mudam pela mesma quantidade.

Q2:

Dois asteroides orbitando uma estrela colidem e formam um único asteroide maior. O primeiro dos dois asteroides iniciais tem um momento angular de 5,4×10 kg⋅m2/s. O segundo dos dois asteroides iniciais tem um momento angular de 1,9×10 kg⋅m2/s. Qual é o momento angular do asteroide maior que eles formam?

  • A1,9×10 kg⋅m2/s
  • B1,4×10 kg⋅m2/s
  • C2,4×10 kg⋅m2/s
  • D5,4×10 kg⋅m2/s
  • E1,0×10 kg⋅m2/s

Q3:

Um satélite com uma massa de 1‎ ‎200 kg orbita a Terra. O satélite segue uma órbita elítica, portanto a distância radial do satélite ao centro da Terra varia à medida que a orbita. O momento angular do satélite é conservado ao longo da sua órbita.

Quanto o satélite está a uma distância radial de 7‎ ‎900 km do centro da Terra, este move-se a uma velocidade de 2,2 km/s. Qual é o momento angular do satélite neste ponto da sua órbita? Apresente a resposta em notação científica com duas casas decimais.

  • A1,74×100 kg⋅m2/s
  • B2,09×10 kg⋅m2/s
  • C7,35×10 kg⋅m2/s
  • D2,90×10 kg⋅m2/s
  • E2,64×10 kg⋅m2/s

Qual será a velocidade do satélite quando está a uma distância radial de 8‎ ‎500 km do centro da Terra? Apresente a resposta em notação científica com duas casas decimais.

  • A2,20×10 m/s
  • B2,37×10 m/s
  • C2,28×10 m/s
  • D2,12×10 m/s
  • E2,04×10 m/s

Q4:

O diagrama mostra um planeta em órbita elítica em torno de uma estrela. Em qual dos pontos i, ii, iii e iv, o planeta tem maior momento angular?

  • Ai
  • Biii
  • Civ
  • DO planeta tem o mesmo momento angular em todos os pontos.
  • Eii

Q5:

O diagrama mostra dois cometas em órbitas elípticas ao redor de uma estrela. Os cometas colidirão no ponto C para formar um cometa único e maior. O cometa 1 tem uma massa de 3,5×10 kg. Quando o cometa 1 está no ponto A, ele está a uma distância de 2,4×10 m longe da estrela e está se movendo a uma velocidade de 0,56 km/s. O cometa 2 tem uma massa de 1,9×10 kg. Quando o cometa 2 está no ponto B, ele está a uma distância de 1,7×10 m longe da estrela e está se movendo a uma velocidade de 1,0 km/s.

Qual será a massa do cometa maior?

  • A1,6×10 kg
  • B1,8×10 kg
  • C4,1×10 kg
  • D2,3×10 kg
  • E7,0×10 kg

Qual será o momento angular do cometa maior?

  • A3,7×10 kg⋅m2/s
  • B4,7×10 kg⋅m2/s
  • C3,7×10 kg⋅m2/s
  • D4,1×10 kg⋅m2/s
  • E1,2×10 kg⋅m2/s

Q6:

Um patinador artístico gira em uma pista de gelo com os braços estendidos. Seu momento de inércia é 12,6 kg⋅m2, e sua velocidade angular é 18 rad/s.

Se o patinador artístico puxar os braços, seu momento de inércia diminui. Seu momento angular é conservado. Sua velocidade angular aumenta, diminui ou permanece a mesma?

  • AEla diminui.
  • BEla permanece a mesma.
  • CEla aumenta.

Depois de puxar seus braços, seu momento de inércia é 9,7 kg⋅m2. Qual é a sua velocidade angular?

Q7:

Um planeta com uma massa de 5,4×10 kg orbita uma estrela. O planeta segue uma órbita elíptica, então a distância radial do planeta da estrela muda conforme ela orbita. O momento angular da estrela é conservado ao longo de sua órbita.

Quando o planeta está a uma distância radial de 2,8×10 m da estrela, ele se move a uma velocidade de 4,7 km/s. Qual é o momento angular do planeta neste ponto de sua órbita?

  • A7,1×10 kg⋅m2/s
  • B6,0×10 kg⋅m2/s
  • C4,3×10 kg⋅m2/s
  • D2,5×10 kg⋅m2/s
  • E7,1×10 kg⋅m2/s

Qual será a distância radial entre o planeta e a estrela quando o planeta estiver se movendo a uma velocidade de 5,5 km/s?

  • A3,3×10 m
  • B2,4×10 m
  • C1,3×10 m
  • D2,8×10 m
  • E1,8×10 m

Q8:

O diagrama mostra cinco discos, que podem girar em torno de um eixo. Os discos 1, 2, 4 e 5 têm o mesmo momento de inércia. A velocidade angular do disco 3 aumenta em 1,2 rad/s, e o aumento no momento angular do disco 3 é contrabalançado por uma mudança no momento angular dos discos 1, 2, 4 e 5. Uma mudança na velocidade angular de −1,8 rad/s ocorre para cada um dos discos 1, 2, 4 e 5. Qual é a razão entre o momento de inércia do disco 3 e o do disco 1?

Q9:

O diagrama mostra três discos, que podem girar em torno de um eixo. Os discos 1 e 3 têm o mesmo momento de inércia que o outro. O disco 2 tem um momento de inércia quatro vezes maior que o do disco 1. Se a velocidade angular do disco 2 aumentar em 2 rad/s, em quanto deve mudar a velocidade angular dos discos 1 e 3 a fim de contrabalançar a mudança no momento angular do disco 2? Suponha que os discos 1 e 3 devem ter a mesma mudança na velocidade angular que o outro.

Q10:

O diagrama mostra cinco discos do mesmo tamanho, feitos do mesmo material e que podem girar em torno de um eixo. Se os momentos angulares dos discos 1, 2, 4 e 5 aumentam em 35 kg⋅m2/s cada um, em quanto deve mudar o momento angular do disco 3 a fim de contrabalançar o aumento nos momentos angulares dos outros quatro?

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