P2 - Fundamentos de Mecânica 2023 1

2ª PROVA DE FUNDAMENTOS DE MECÂNICA I - GABARITO Questão 1- (V) Quando uma pessoa arrasta uma mesa, podemos dizer que o trabalho realizado por esta pessoa sobre a mesa e maior que zero. Just. A pessoa exerce uma força e consegue deslocar a mesa, certamente com alguma componente do deslocamento na direção da força que exerce. Dessa forma, pela definição de trabalho (W = F. D = |F||D|cosθ), o ângulo entre a força e o deslocamento está entre 0° e 90° e o trabalho é positivo e a afirmativa é verdadeira. (F) Num sistema isolado, a energia mecânica de uma partícula sempre se conserva. Just. Por sistema isolado entendemos que não deixamos entrar ou sair qualquer forma de energia do sistema. Isso não garante que as forças que atuam em cada parte do sistema sejam conservativas. Dessa forma, caso existam forças não conservativas atuando sobre o sistema, mesmo que estas sejam forças internas, pode haver transformação de, por exemplo, energia cinética (que é uma forma de energia mecânica) em energia interna (calor, que não é contabilizado como energia mecânica). Assim, a afirmativa é falsa. (F) Se a energia total de um sistema é −5,0 J, o valor mínimo da energia cinética é −5,0 J. Just. A definição de energia cinética (1/2mv²) não admite que ela seja negativa. Como os fatores 1/2 (matemático) e m (massa) não podem ser negativos, v² teria que ser negativo, o que implicaria uma velocidade imaginária (número complexo). Assim, a afirmativa é falsa. (V) Dizemos que uma força é conservativa quando a mesma realiza um trabalho nulo em qualquer circuito fechado. Just. Está é, de fato, uma das definições de forças “conservativas”. Está definição é equivalente a dizer que o trabalho dessa força independente do caminho seguido no cálculo da integral que define seu trabalho (integral de linha, de um caminho). Assim, a afirmativa é verdadeira. Questão 2- (V) O centro de massa de um sistema de partículas isolado pode estar parado, mesmo que as partículas estejam se movimentando. Just. Pela definição de velocidade do centro de massa, Vcm = \frac{\sum_{i=1}^{N} Mi Vi}{\sum_{i=1}^{N} Mi} , não é necessário que todas as velocidades Vi sejam nulas para a soma \sum_{i=1}^{N} Mi Vi Ò seja. Assim, a afirmativa é verdadeira. (F) Momento linear é uma grandeza importante em Física por ser sempre conservada. Just. Certamente momento linear é uma grandeza importante em Física, mas só se conserva num sistema se as forças externas a este sistema forem nulas. Assim, a afirmativa é falsa. (V) Quando o centro de massa de um sistema está acelerado podemos afirmar sem dúvida que existe uma força resultante atuando sobre este sistema. Just. Na verdade, só podemos ter a certeza de que existe uma força real (no sentido de obedecer as 3 leis de Newton) resultante atuando no sistema, se a aceleração do centro de massa for medida em relação a um referencial inercial. Mas, se a aceleração for medida em relação a um referencial NÃO inercial, só podemos garantir que existe uma força em nosso referencial, pois esta pode ser de inércia, ou seja, devida somente à aceleração do nosso referencial e não ter um agente físico e, consequentemente, não obedecer à 3ª lei de Newton. Em qualquer caso, a afirmativa é verdadeira. (F) Quando o centro de massa de um sistema permanece em repouso é porque as partículas que o compõem não interagem entre si. Just. A única coisa que pode dar aceleração ao centro de massa (ou seja, tirá-lo do repouso) é a existência de força externa (ao sistema) resultante não nula. As partículas podem interagir ou não umas com as outras, mas as eventuais forças internas não possuem efeito na aceleração do centro de massa. Assim, a afirmativa é falsa. Questão 3- (V) Um sistema isolado é constituído por dois corpos. Em qualquer colisão desses corpos, a velocidade do centro de massa permanece inalterada. Just. Colisões e explosões são fenômenos caracterizados precisamente pelo fato de que, durante elas, as forças