Problemas & Exercícios
2. Uma bola bem lançada é apanhada em uma luva bem acolchoada. Se a desaceleração da bola for 2,10 × 104 m / s2, e 1,85 ms (1 ms = 10-3 s) decorrer do momento em que a bola tocar a luva pela primeira vez até ela parar, qual foi a velocidade inicial da bola?
3. Uma bala em uma arma é acelerada da câmara de tiro até o final do cano a uma taxa média de 6,20 × 105 m / s2 por 8,10 × 10-4 s. Qual é sua velocidade de focinho (ou seja, sua velocidade final)?
4. (a) Um trem metropolitano leve acelera a uma taxa de 1,35 m / s2. Quanto tempo leva para atingir a velocidade máxima de 80,0 km / h, partindo do repouso? (b) O mesmo trem normalmente desacelera a uma taxa de 1,65 m / s2. Quanto tempo leva para parar em sua velocidade máxima? (c) Em emergências o trem pode desacelerar mais rapidamente, chegando ao repouso de 80,0 km / h em 8,30 s. Qual é a sua desaceleração de emergência em m / s2?
5. Ao entrar em uma rodovia, um carro acelera do repouso a uma taxa de 2,40 m / s2 por 12,0 s. (a) Faça um esboço da situação. (b) Liste as coisas conhecidas neste problema. (c) Qual a distância percorrida pelo carro nesses 12,0 s? Para resolver esta parte, primeiro identifique a incógnita e, em seguida, discuta como você escolheu a equação apropriada para resolvê-la. Depois de escolher a equação, mostre seus passos para resolver o desconhecido, verifique suas unidades e discuta se a resposta é razoável. (d) Qual é a velocidade final do carro? Resolva esta incógnita da mesma maneira que na parte (c), mostrando todas as etapas explicitamente.
7. Aplicação Profissional: O sangue é acelerado do repouso para 30,0 cm / s a uma distância de 1,80 cm pelo ventrículo esquerdo do coração. (a) Faça um esboço da situação. (b) Liste as coisas conhecidas neste problema. (c) Quanto tempo leva a aceleração? Para resolver esta parte, primeiro identifique a incógnita e, em seguida, discuta como você escolheu a equação apropriada para resolvê-la. Depois de escolher a equação, mostre seus passos na solução do desconhecido, verificando suas unidades. (d) A resposta é razoável quando comparada com o tempo para um batimento cardíaco?
8. Em um tiro de tapa, um jogador de hóquei acelera o disco de uma velocidade de 8,00 m / s para 40,0 m / s na mesma direção. Se esta tacada tiver 3,33 × 10-2, calcule a distância na qual o disco acelera.
10. Os trens de carga podem produzir apenas acelerações e desacelerações relativamente pequenas. (a) Qual é a velocidade final de um trem de carga que acelera a uma taxa de 0,0500 m / s2 por 8,00 min, começando com uma velocidade inicial de 4,00 m / s? (b) Se o trem pode desacelerar a uma taxa de 0,550 m / s2, quanto tempo levará para parar com essa velocidade? (c) Quão longe ele irá viajar em cada caso?
11. Um projétil de fogos de artifício é acelerado do repouso a uma velocidade de 65,0 m / s em uma distância de 0,250 m. (a) Quanto tempo durou a aceleração? (b) Calcule a aceleração.
12. Um cisne em um lago voa pelo ar batendo as asas e correndo sobre a água. (a) Se o cisne deve atingir a velocidade de 6,00 m / s para decolar e acelera do repouso a uma taxa média de 0,350 m / s2, quão longe ele irá viajar antes de voar? (b) Quanto tempo leva?
13. Aplicação profissional: o cérebro de um pica-pau é especialmente protegido de grandes desacelerações por acessórios semelhantes a tendões dentro do crânio. Enquanto bica em uma árvore, a cabeça do pica-pau para a partir de uma velocidade inicial de 0,600 m / s a uma distância de apenas 2,00 mm. (a) Encontre a aceleração em m / s2 e em múltiplos de g (g = 9,80 m / s2. (b) Calcule o tempo de parada. (c) Os tendões que embalam o cérebro se alongam, fazendo sua distância de parada 4,50 mm (maior que a cabeça e, portanto, menos desaceleração do cérebro). Qual é a desaceleração do cérebro, expressa em múltiplos de g?
14. Um jogador de futebol desavisado colide com uma trave acolchoada enquanto corre a uma velocidade de 7,50 m / se para totalmente após comprimir o enchimento e seu corpo 0,350 m. (a) Qual é sua desaceleração? (b) Quanto tempo dura a colisão?
15. Na Segunda Guerra Mundial , houve vários casos relatados de aviadores que pularam de seus aviões em chamas sem pára-quedas para escapar da morte certa. Alguns caíram cerca de 20.000 pés (6.000 m) e alguns deles sobreviveram, com poucos ferimentos com risco de vida. Para esses pilotos sortudos, os galhos das árvores e os montes de neve no solo permitiram que sua desaceleração fosse relativamente pequena. Se assumirmos que a velocidade de um piloto no momento do impacto foi 123 mph (54 m / s), então qual foi sua desaceleração? Suponha que as árvores e a neve o pararam a uma distância de 3,0 m.
16. Considere um esquilo cinza caindo de uma árvore no chão. (a) Se ignorarmos a resistência do ar neste caso (apenas por causa deste problema), determine a velocidade de um esquilo pouco antes de atingir o solo, supondo que ele caiu de uma altura de 3,0 m. (b) Se o esquilo parar a uma distância de 2.0 cm ao dobrar seus membros, compare sua desaceleração com a do aviador no problema anterior.
18. Os dragsters podem realmente atingir uma velocidade máxima de 145 m / s em apenas 4,45 s – consideravelmente menos tempo do que o dado no Exemplo 2.10 e Exemplo 2.11. (a) Calcule a aceleração média para tal dragster. (b) Encontre a velocidade final deste dragster começando do repouso e acelerando na taxa encontrada em (a) por 402 m (um quarto de milha) sem usar nenhuma informação sobre o tempo. (c) Por que a velocidade final é maior do que aquela usada para encontrar a aceleração média? Dica: considere se a suposição de aceleração constante é válida para um dragster. Caso contrário, discuta se a aceleração seria maior no início ou no final da corrida e que efeito isso teria na velocidade final.
19. Um ciclista corre no final de uma corrida para garantir a vitória. O piloto tem uma velocidade inicial de 11,5 m / se acelera a uma taxa de 0,500 m / s2 por 7,00 s. (a) Qual é sua velocidade final? (b) O piloto continua nesta velocidade até a linha de chegada. Se ele estava a 300 m da linha de chegada quando começou a acelerar, quanto tempo economizou? (c) Um outro piloto estava 5,00 m à frente quando o vencedor começou a acelerar, mas ele não conseguiu acelerar e viajou a 11,8 m / s até a linha de chegada. A que distância à frente dele (em metros e segundos) o vencedor terminou?
20. Em 1967, o neozelandês Burt Munro estabeleceu o recorde mundial para uma motocicleta indiana, no Bonneville Salt Flats, em Utah, com velocidade máxima de 183,58 mi / h. O percurso de mão única tinha 5,00 milhas de extensão. As taxas de aceleração são frequentemente descritas pelo tempo que leva para atingir 60,0 mi / h do repouso. Se este tempo fosse 4,00 s, e Burt acelerasse nessa taxa até atingir sua velocidade máxima, quanto tempo Burt demorou para completar o curso?
21. (a) Um recorde mundial foi estabelecido para os 100 metros rasos masculinos nos Jogos Olímpicos de Pequim em 2008 por Usain Bolt da Jamaica. Bolt “deslizou” ao longo da linha de chegada com um tempo de 9,69 s. Se assumirmos que Bolt acelerou por 3,00 s para alcançar sua velocidade máxima e manteve essa velocidade pelo resto da corrida, calcule sua velocidade máxima e sua aceleração. ( b) Durante as mesmas Olimpíadas, Bolt também estabeleceu o recorde mundial nos 200 m rasos com um tempo de 19,30 s. Usando as mesmas premissas para os 100 m rasos, qual foi sua velocidade máxima para esta corrida?