Aula 10, nesta sexta-feira, 09/10, da disciplina de Instrumentação e Ciência da Natureza e suas Tecnologia I (Instrumentação I), da UFCG-2026.2, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues, será visto algumas aplicações das leis de Newton. Iremos resolver também exercícios considerando a força de Atrito.
Até o momento temos propostos cinco experimentos com materiais de baixo custo: os dois últimos experimentos foram para medir o período de sistema oscilatórios que executam pequenas oscilações. Um para medir a aceleração da gravidade próxima da superfície da Terra. Neste experimento V, usando o pêndulo simples, executando pequenas oscilações. O outro será usando o escoamento de líquido. Este será visto no experimento VIII.
Experimentos Propostos
1) Aceleração experimental no MRUV, usando um trilho de cortina ou um carrinho ou uma linha esticada
2) Lançamento horizontal, usando uma calha de madeira ou de borracha(mangueira)
3) Leis de Newton, usando um carrinho e uma polia
4) Força de Atrito, dois pedaços de madeira
5) Medir a aceleração da Gravidade usando o pêndulo simples
6) Período do oscilador massa-mola
7) Ondas
8) Medir a aceleração da Gravidade usando escoamento de líquido
9) Medir a densidade de um sólido usando o princípio de Arquimedes.
10) Física Térmica. Verificar a lei de Boyle e construir uma máquina térmica
Lista V-Revisão da cinemática.
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\begin{document}
{\bf UAFM-CES-UFCG-CUIT\'E- INSTRUMENTA\c{C}\~AO I -Lista V}
\vspace{0.5cm}
\noindent{Professor: Rafael de Lima Rodrigues. \hrulefill Per\'\i odo 2024.2 {\bf Boa Sorte.}}
\noindent {Aluno(a): \hrulefill {\bf Boa Sorte.} 11-10-26.}
\centerline{\bf Terceira Lista de Exerc\'\i cios Propostos }
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1) a) Determine a altura máxima de um m\'ovel em movimento, tendo seus valores de tempo e de dist\^ancia percorrida medidos no sistema internacional de medida(SI), dada por:
$
x(t) = -t^2 +4t + 2 (SI).
$
b) Usando a regra de deriva\c{c}\~ao, determine v(2), ou seja, qual a velocidade do m\'ovel no instante ap\'os 2 segundos?
Lembre-se que a regra da derivada de por\^encia: $\frac{dt^n}{dt}=nt^{n-1}, $ com $n=1,2,3, ...$. Derivada de uma contante \'e zero, $\frac{dC}{dt},$ com C constante. Velocidade instant\^anea $v(t)=\frac{dx}{dt}, $ acelera\c{c}\~ao, $a(t)=\frac{dv}{dt}.$ Tamb\'em, $\frac{d}{dt}Cx= C\frac{dx}{dt}.$
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2) a) Dizer quais s\~ao as principais contribui\c{c}\~oes de Newton para a dinâmica. Como era a pesquisa em
F\'\i sica antes de Newton?
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3) Considere um carro se movendo em linha reta x com acelera\c{c}\~ao constante 3,2$\frac{m}{s^2}$ e velocidade inicial 20 km/h. Qual a fun\c{c}\~ao hor\'aria do deslocamento X(t)?
Com X= varia\c{c}\~ao da posi\c{c}\~ao, sendo a dist\^ancia total percorrida, igual a posi\c{c}\~ao final menos a posi\c{c}\~ao inicial.
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4) Qual o tempo que um carro em movimento leva at\'e parar, tendo partido com uma velocidade inicial de 30km/h e tenha sofrido uma desacelera\c{c}\~ao de 2$\frac{m}{s^2}$ ?
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5) Enem de 2012 (Quest\~ao 66, Caderno amarelo, prova de Ci\^encias da Natureza e suas Tecnologias).
Uma empresa de transportes precisa efetuar a entrega de uma encomenda o mais breve poss\'\i vel. Para tanto, a equipe de log\'\i stica analisa o trajeto desde a empresa at\'e o local da entrega. Ela verifica que o trajeto apresenta dois trechos de dist\^ancias diferentes e velocidades m\'aximas permitidas diferentes. No primeiro trecho, a velocidade m\'axima permitida \'e de 80 km/h e a dist\^ancia a ser percorrida \'e de 80 km. No segundo trecho, cujo comprimento vale 60 km, a velocidade m\'axima permitida \'e 120 km/h.
Supondo que as condi\c{c}\~oes de tr\^ansito sejam favor\'aveis para que o ve\'\i culo da empresa ande continuamente na velocidade m\'axima permitida, qual ser\'a o tempo necess\'ario, em horas, para a realiza\c{c}\~ao da entrega?
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6) ENEM 2021. Nas estradas brasileiras existem v\'arios aparelhos com a finalidade de medir a velocidade dos ve\'\i culos. Em uma rodovia, cuja velocidade m\'axima permitida \'e de 80 km/h, um carro percorre a dist\^ancia de 50 cm entre os dois sensores no tempo de 20 m/s. De acordo com a Resolu\c{c}\~ao n. 396, do Conselho Nacional de Tr\^ansito, para vias com velocidade de at\'e 100 km/h, a velocidade medida pelo aparelho tem a toler\^ancia de +7 km/h al\'em da velocidade m\'axima permitida na via. Considere que a velocidade final registrada do carro \'e o valor medido descontado o valor da toler\^ancia do aparelho.
Nesse caso, qual foi a velocidade final registrada pelo aparelho?
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7) ENEM 2021. Os acidentes de tr\^ansito s\~ao causados geralmente por excesso de velocidade. Em zonas urbanas no Brasil, o limite de velocidade normalmente adotado \'e de 60 km/h. Uma alternativa para diminuir o n\'umero de acidentes seria reduzir esse limite de velocidade. Considere uma pista seca em bom estado, onde um carro \'e capaz de frear com uma desacelera\c{c}\~ao constante de 5 $\frac{m}{s^2}$ e que o limite de velocidade reduza de 60 km/h para 50 km/h.
Nessas condi\c{c}\~oes, a dist\^ancia necess\'aria para a frenagem desde a velocidade limite at\'e a parada completa do ve\'\i culo ser\'a reduzida em um valor mais pr\'oximo de
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8) Em um lan\c{c}amento horizontal de uma altura h=16m, a velocidade de lan\c{c}amento foi de $v_0=10m/s$. Considere a acelera\c{c}\~ao da gravidade como sendo 10 metros por segundo ao quadrado. Determine: a) a trajet\'oria ap\'os a esfera sair da base de lan\c{c}amento at\'e chegar no solo. b) Quanto tempo gasta at\'e chegar no solo? c) Qual a dist\^ancia alcan\c{c}ada? Qual a velocidade de chegada ao solo?(Lembre-se de que o vetor velocidade chegando no solo tem duas componentes.)
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9) ENEM 2013. Conta-se que um curioso incidente aconteceu durante a Primeira Guerra Mundial. Quando voava a uma altitude de dois mil metros, um piloto franc\^es viu o que acreditava ser uma mosca parada perto de sua face. Apanhando-a rapidamente, ficou surpreso ao verificar que se tratava de um proj\'etil alem\~ao.
PERELMAN, J. Aprenda F\'\i sica brincando. S\~ao Paulo: Hemus, 1970.
O piloto consegue apanhar o proj\'etil, pois
a) ele foi disparado em dire\c{c}\~ao ao avi\~ao franc\^es, freado pelo ar e parou justamente na frente do piloto.
b) o avi\~ao se movia no mesmo sentido que o dele, com velocidade visivelmente superior.
c) ele foi disparado para cima com velocidade constante, no instante em que o avi\~ao franc\^es passou.
d) o avi\~ao se movia no sentido oposto ao dele, com velocidade de mesmo valor.
e) o avi\~ao se movia no mesmo sentido que o dele, com velocidade de mesmo valor.
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10) ENEM 2013. Antes das lombadas eletr\^onicas, eram pintadas faixas nas ruas para controle da velocidade dos autom\'oveis. A velocidade era estimada com o uso de bin\'oculos e cron\^ometros. O policial utilizava a rela\c{c}\~ao entre a dist\^ancia percorrida e o tempo gasto, para determinar a velocidade de um ve\'\i culo. Cronometrava-se o tempo que um ve\'\i culo levava para percorrer a dist\^ancia entre duas faixas fixas, cuja dist\^ancia era conhecida. A lombada eletr\^onica \'e um sistema muito preciso, porque a tecnologia elimina erros do operador. A dist\^ancia entre os sensores \'e de 2 metros, e o tempo \'e medido por um circuito eletr\^onico.
Qual o tempo m\'\i nimo, em segundos, que o motorista deve gastar para passar pela lombada eletr\^onica, cujo limite \'e de 40 km/h, sem receber uma multa?
\end{document}
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