Lição de casa da aula: Força Centrípeta Física • 9º Ano

Nesta atividade, nós vamos praticar a analisar as magnitudes, direções e fontes de forças que atuam nos objetos que se deslocam ao longo de caminhos circulares.

Questão 1

Qual é a intensidade da força centrípeta que deve atuar num objeto de massa 1,0 kg para o fazer mover-se ao longo de uma trajetória circular de diâmetro 1,0 m, completando um ciclo a cada 1,0 s?

Questão 2

Um carro de massa 360 kg viaja a uma velocidade constante ao longo de uma trajetória circular em torno de uma rotunda. O raio da rotunda é de 12 m. O carro demora 28 s para completar a volta à rotunda.

Qual é a força de atrito entre as rodas do carro e a superfície da estrada? Apresente a resposta em newtons arredodadas às unidades.

  • A81 N
  • B54 N
  • C6 N
  • D218 N
  • E350 N

Qual é o coeficiente de atrito estático das rodas do carro na superfície da estrada? Utilize o valor de 9,8 m/s2 para a aceleração gravítica. Apresente a resposta com três casas decimais.

  • A0,023
  • B0,015
  • C0,099
  • D0,062
  • E0,002

Questão 3

Um disco giratório tem uma corda que o liga a uma esfera pequena que tem uma massa de 16 g. A corda está pendurada num ponto a uma distância desprezável do seu centro, como se mostra no diagrama. O disco gira uniformemente em torno do seu centro com uma velocidade angular de 24 rad/s. A corda faz um ângulo de 𝜃=36 com o eixo de rotação do disco.

Qual é a intensidade da força vertical exercida na esfera pela corda?

Qual é a distância 𝑟 entre o eixo de rotação do disco e a trajetória circular seguida pela esfera?

Qual é a intensidade da força horizontal exercida na esfera pela corda?

Qual é a intensidade da força exercida na esfera pela corda?

Questão 4

Um carro com uma massa de 660 kg conduz a uma velocidade constante ao longo de uma pista circular, como se mostra no diagrama. O carro segue uma trajetória inclinada para o centro da pista, mantendo uma distância constante 𝑟=22m ao centro da sua trajetória circular. O ângulo da pista acima da horizontal é 𝜃=28.

Em que ângulo 𝜃 em relação à vertical na qual 𝑅, a força de reação do carro à superfície da pista, atua?

Qual é a intensidade da força que atua no carro ao longo de 𝑟?

Quanto tempo o carro demora a regressar a um ponto na sua trajetória?

Questão 5

Uma pedra que tem uma massa de 1,6 kg é posta a oscilar numa trajetória circular vertical com uma velocidade angular constante de 6,1 rad/s. A pedra é presa a uma corda uniforme de comprimento 0,33 m, como se mostra no diagrama. O comprimento da corda é igual ao raio da circunferência ao longo do movimento da pedra.

Qual é a razão da força máxima para a força mínima que a corda pode aplicar na pedra? Apresente a resposta com uma casa decimal.

Quanto é a força que a corda aplica na pedra quando a corda faz um ângulo 𝜃=33 acima da horizontal? Apresente a resposta em newton, arredondada às unidades.

Questão 6

Uma bola no fim de uma corda de massa desprezável move-se uniformemente ao longo de uma trajetória circular com um raio de 0,48 m. A aceleração centrípeta da bola é de 63 m/s2. Num ponto em que a corda faz um ângulo de 33 acima da horizontal, a corda quebra-se à medida que se move para baixo. Neste ponto, a bola está 1,5 m verticalmente abaixo do solo. Determine a distância horizontal entre a posição da bola quando a corda se quebra e a sua posição quando está em contacto com o solo.

Questão 7

Uma pedra que tem uma massa de 2,4 kg é posta a oscilar numa circunferência vertical a uma velocidade angular constante de 7,2 rad/s. A pedra está presa a uma corda uniforme de comprimento 0,25 m, como se mostra no diagrama. O comprimento da corda é igual ao raio da circunferência ao longo do movimento da pedra.

Qual é a diferença entre a intensidade da força que a corda aplica na pedra no ponto 𝐴, em que a corda aponta verticalmente para cima e a intensidade da força que a corda aplica na pedra no ponto 𝐵, em que a corda aponta horizontalmente? Apresente a resposta em newtons, arredondada às unidades.

Qual é a diferença entre intensidade da força que a corda aplica na pedra no ponto 𝐴, em que a corda aponta verticalmente para cima e a intensidade da força que a corda aplica na pedra no ponto 𝐶, em que a corda aponta verticalmente para baixo? Apresente a resposta em newtons, arredondada às unidades.

Questão 8

Uma bola rola ao longo de uma trajetória circular horizontal dentro de um tubo toroidal oco, como se mostra no diagrama. A bola tem uma massa de 125 g. A bola segue uma trajetória circular que tem um raio de 17,5 cm. A bola percorre o tubo em 0,642 s.

Qual das seguintes opções provoca a força centrípeta na bola?

  • AA tensão no tubo
  • BO atrito da bola com a superfície do tubo
  • CA força de reação normal na bola
  • DA força gravítica na bola

Qual é a intensidade da força centrípeta na bola? Apresente a resposta em newtons, arredondada às unidades.

Questão 9

Uma corda uniforme é posta a rodar horizontalmente em torno de uma das suas extremidades, como se mostra no diagrama. A extremidade da corda oposta à extremidade fixa regressa à sua posição a cada 0,65 s. A extremidade livre da corda move-se a uma velocidade constante do ponto A ao ponto B.

Qual é a razão do valor da aceleração centrípeta no ponto A para o valor da aceleração centrípeta no ponto B?

Qual é a razão do valor da aceleração centrípeta no ponto A para o valor da aceleração centrípeta no ponto D?

Esta lição inclui 16 perguntas adicionais e 16 variações de perguntas adicionais para assinantes.

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