Vetores

Lista de 20 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Vetores com questões de Vestibulares.


Você pode conferir as videoaulas, conteúdo de teoria, e mais questões sobre o tema Vetores.




01. (UFMG) Uma pessoa sai para dar um passeio pela cidade, fazendo o seguinte percurso: sai de casa e anda 2 quarteirões para o Norte; dobra à esquerda andando mais 2 quarteirões para Oeste, virando, a seguir, novamente à esquerda e andando mais dois quarteirões para o Sul. Sabendo que cada quarteirão mede 100m, o deslocamento da pessoa é:

  1. 700m para Sudeste
  2. 200m para Oeste
  3. 200m para Norte
  4. 700m em direções variadas
  5. 0m

Resposta: B

Resolução: O deslocamento da pessoa é 200 m para oeste.

A direção norte é representada pelo vetor unitário j, a direção sul é representada por -j, a direção leste é representada pelo vetor unitário i e a direção oeste é representada por -i.

Sendo assim, de acordo com o enunciado, temos que o vetor deslocamento da pessoa é:

d = 200j - 200i - 200j

d = -200i

02. (UNIFOR) Três forças, de intensidades iguais a 5 N, orientam-se de acordo com o esquema abaixo.

O módulo da força resultante das três, em newtons, é:

  1. 2,0
  2. √5
  3. √7
  4. 3,0
  5. √15

Resposta: B

Resolução: Fx = 5 - 3 =2N

Fy = 5 - 4 =1N

Fx = 2N

Fx = 1N

Fr² = 1² + 2²

Fr² = 1 + 4

Fr = √5

03. (PUC-RJ) Os ponteiros de hora e minuto de um relógio suíço têm, respectivamente, 1 cm e 2 cm. Supondo que cada ponteiro do relógio é um vetor que sai do centro do relógio e aponta na direção dos números na extremidade do relógio, determine o vetor resultante da soma dos dois vetores correspondentes aos ponteiros de hora e minuto quando o relógio marca 6 horas.

  1. O vetor tem módulo 1 cm e aponta na direção do número 12 do relógio.
  2. O vetor tem módulo 2 cm e aponta na direção do número 12 do relógio.
  3. O vetor tem módulo 1 cm e aponta na direção do número 6 do relógio.
  4. O vetor tem módulo 2 cm e aponta na direção do número 6 do relógio.
  5. O vetor tem módulo 1,5 cm e aponta na direção do número 6 do relógio.

Resposta: A

Resolução: O vetor resultante da soma desses vetores é de 1 cm ao sentido norte.

Sua pergunta se trata de um exercício cuja resolução é simples e intuitiva. Porém, ela exige do aluno uma visualização fotográfica da situação descrita no enunciado.

Um relógio que marca 6 horas dispõe de dois ponteiros situados no mesmo sentido (vertical) e direções opostas (o ponteiro das horas a sul e o ponteiro dos minutos a norte).

Aqui, os ponteiros de hora e minuto do relógio são encarados como vetores de comprimentos 1 e 2 cm, respectivamente. Logo, o vetor resultante da soma desses ponteiros equivale à diferença entre os seus valores absolutos ao sentido do maior deles, ou seja, 2 cm - 1 cm = 1 cm ao sentido norte.

04. (Inatel) João caminha 3 m para Oeste e depois 6 m para o Sul. Em seguida, ele caminha 11 m para Leste. Em relação ao ponto de partida, podemos afirmar que João está aproximadamente:

  1. a 10 m para Sudeste
  2. a 10 m para Sudoeste
  3. a 14 m para Sudeste
  4. a 14 m para Sudoeste
  5. a 20 m para Sudoeste

Resposta: A

Resolução:

05. (UNIFOR) A soma de dois vetores de módulos 12N e 18N tem certamente módulo compreendido entre:

  1. 6 N e 18 N
  2. 6 N e 30 N
  3. 12 N e 18 N
  4. 12 N e 30 N
  5. 29 N e 31 N

Resposta: B

Resolução: Para responder essa questão, precisamos pensar no melhor caso, ou seja, onde o módulo do vetor será o maior possível. Como também no pior caso (menor módulo).

No melhor caso, teremos que os vetores estão na mesma direção e sentido, ou seja, possuem um angulo entre si de 0°. Como estão no mesmo sentido e direção, basta somar seus módulos que teremos o vetor resultante, ou seja, 18N + 12N = 30N.

No pior caso, os dois vetores estão na mesma direção porém em sentidos diferentes, formando um angulo entre si de 180 graus.

Logo o módulo do vetor resultante nesse caso como estão em sentidos diferentes, será a subtração: 18-12 = 6 N

06. (UFC) Analisando a disposição dos vetores BA, EA, CB, CD e DE, conforme figura abaixo, assinale a alternativa que contém a relação vetorial correta

  1. CB + CD + DE = BA + EA
  2. BA + EA + CB = DE + CD
  3. EA - DE + CB = BA + CD
  4. EA - CB + DE = BA - CD
  5. BA - DE - CB = EA + CD

Resposta: D

Resolução: Vetores são segmentos de reta orientados utilizados amplamente para representar alguma grandeza física vetorial. O vetor possui módulo, direção e sentido e algumas grandezas vetoriais são muito conhecidas e utilizadas por todos em matemática, física, química e etc, e são exemplos dessas grandezas: velocidade, força e posição.

Para saber a relação vetorial correta nessa questão é preciso saber qual relação vetorial, após calculada, chega a 0. Com auxílio desses conhecimentos vetoriais e da figura proposta na questão, podemos calcular a relação vetorial correta da seguinte forma:

EA – CB + DE = BA – CD

A-E – (B-C) + E-D = A-B – (D-C)

E-E+D-D+A-A+B-B+C-C = 0

Sendo assim, a resposta correta é a letra D: EA – CB + DE = BA – CD.

07. (Mack) Com seis vetores de módulos iguais a 8 u, construiu-se o hexágono regular ao lado. O módulo do vetor resultante desses 6 vetores é

  1. zero
  2. 16 u
  3. 24 u
  4. 32 u
  5. 40 u

Resposta: D

Resolução: De acordo com os princípios estabelecidos pela geometria, os ângulos internos de um hexágono medem 120°, pela fórmula (n-2).180/n.

Observe que:

--> Os três vetores superiores tem uma soma na horizontal sobre a bissetriz de um ângulo do hexágono. Então, podemos dizer que o primeiro vetor inclinado tem um ângulo de 60° com a horizontal.

--> O vetor soma superior é igual à soma da projeção do vetor ascendente, mais um comprimento na horizontal e outra projeção do vetor descendente. As duas projeções são idênticas entre si e medem:

8 . cos(60°) = 8.1/2 = 4 u

Como o 8 por é o comprimento do vetor, a projeção com a trigonometria do triângulo retângulo será que a parte superior medirá 4 u + 8 u + 4 u = 16 u.

Mas a parte inferior é simétrica, logo, medirá outros 16 u, então a soma desses dois vetores horizontais será de:

16 u + 16 u = 32 u.

08. (UFC) A figura adiante mostra o mapa de uma cidade em que as ruas retilíneas se cruzam perpendicularmente e cada quarteirão mede 100 m. Você caminha pelas ruas a partir de sua casa, na esquina A, até a casa de sua avó, na esquina B. Dali segue até sua escola, situada na esquina C. A menor distância que você caminha e a distância em linha reta entre sua casa e a escola são, respectivamente:

  1. 1800 m e 1400 m.
  2. 1600 m e 1200 m.
  3. 1400 m e 1000 m.
  4. 1200 m e 800 m.
  5. 1000 m e 600 m.

Resposta: C

Resolução: A menor caminhada pelas ruas da cidade, necessária para levar alguém de A até C, consiste em qualquer combinação de caminhadas parciais que somem 600 m em uma direção e 800 m, na perpendicular. A soma dessas duas caminhadas, em direções perpendiculares, é igual a 1 400 m. A menor distância, em linha reta, entre A e C é a hipotenusa do triângulo cujos catetos são

AD = 800 m e DC = 600 m.

Portanto, AC = 1 000 m

09. (U.F.São Carlos-SP) Os módulos dos componentes ortogonais do peso P de um corpo valem 120N e 160N. Pode-se afirmar que o módulo de P é:

  1. 140 N
  2. 200 N
  3. 280 N
  4. 40 N
  5. 340 N

Resposta: B

Resolução: P² = P₁² + P₂²

P² = (120)² + (160)²

P = 200N

10. (UFMG) Um barco tenta atravessar um rio de 1,0 km de largura. A correnteza do rio é paralela às margens e ter velocidade de 4,0km/h. A velocidade do barco, em relação à água, é de 3,0km/h perpendicularmente às margens.

Nessas condições, pode-se afirmar que o barco

  1. atravessará o rio em 12 minutos
  2. atravessará o rio em 15 minutos
  3. atravessará o rio em 20 minutos
  4. nunca atravessará o rio

Resposta: C

Resolução:

11. (FESP) Num corpo estão aplicadas apenas duas forças de intensidades 12N e 8,0N. Uma possível intensidade da resultante será:

  1. 22N
  2. 3,0N
  3. 10N
  4. zero
  5. 21N

Resposta: C

Resolução: A força resultante é o resultado da soma vetorial entre dois ou mais vetores. Neste caso, há três possibilidades:

- As forças no mesmo sentido

- As forças em sentido oposto

- As forças com diferença angular entre si

No primeiro caso, a força resultante será a soma das forças:

Fr = 12 + 8 = 20 N

No segundo caso, a força resultante será a diferença das forças:

Fr = 12 - 8 = 4 N

No último caso, a força resultante é composta por senos ou cossenos que possuem valores entre -1 e 1. Portanto a força só pode ser algo entre o mínimo de 4 N ou o máximo de 20 N.

Pelas alternativas, o único valor entre 4 e 20 é 10.

12. (E.F.O. Alfenas-MG) Um móvel realiza um movimento uniforme com uma velocidade de 5 m/s numa circunferência de raio de 2,5 m. A aceleração centrípeta desse móvel tem módulo

  1. 5 m/s2
  2. 25 m/s2
  3. 10 m/s2
  4. 2,5 m/s2
  5. 2 m/s2

Resposta: C

Resolução: A= v²/R

Onde, A= Aceleração centrípeta

V= Velocidade

R= Raio

Logo:

A= v² /R

A= 5² / 2,5

A= 25 / 2,5

A= 10 m/s

13. (PUC-MG) Um vetor, de módulo 13,0 m, é decomposto em duas componentes cartesianas perpendiculares entre si. Uma das componentes tem módulo igual a 12,0 m. O módulo da outra compo- nente, em metros, é igual a

  1. 5,0
  2. 6,0
  3. 8,0
  4. 12,0
  5. 13,0

Resposta: A

Resolução: O módulo |w| de dois vetores perpendiculares é dado por!

|w|² = |u|² + |v|²

Se |w| = 13 e |u|= 12, então:

13² = 12² + |v|²

|v|² = 169 - 144

|v|² = 25

|v| = 5

14. (UFMS) Em outubro de 2018, na Indonésia, ocorreu um terrível acidente aéreo com um Boeing 737 Max 8 da empresa Lion Air, matando mais de 180 pessoas. O avião decolou do aeroporto com um ângulo de 20° na direção Leste-Oeste, por uma distância de 2 km, e em seguida se deslocou para o norte, por uma distância de 15 km, antes de perder o contato com a torre de comando.

(Dados: sen 20° = 0,34 e cos 20° = 0,94).

Nessa situação, a alternativa que dá, respectivamente, os módulos dos vetores deslocamento resultante nas direções vertical e horizontal é:

  1. 0,68 km e 14,32 km.
  2. 0,68 km e 15,12 km.
  3. 1,8 km e 14,32 km.
  4. 1,8 km e 16,64 km.
  5. 1,8 km e 19,25 km.

Resposta: B

Resolução:

15. (F.A. Lavras-MG) O movimento retilineo uniformemente acelerado tem as seguintes caracteristicas:

  1. Aceleração normal nula; aceleração tangencial constante, não-nula e de mesmo sentido que a velocidade.
  2. Aceleração normal constante, não-nula; aceleração tangencial nula.
  3. Aceleração normal nula; aceleração tangencial constante, não-nula e de sentido oposto ao da velocidade.
  4. Aceleração normal constante, não-nula; aceleração tangencial constante, não-nula e de mesmo sentido que a velocidade.
  5. As acelerações normal e tangencial não são grandezas relevantes no tratamento desse tipo de movimento.

Resposta: A

Resolução: A afirmativa correta é "Aceleração normal nula; aceleração tangencial constante, não-nula e de mesmo sentido que a velocidade."

No movimento retilíneo uniformemente acelerado (MRUA), o corpo se move em uma linha reta com uma aceleração constante. Isso significa que sua velocidade varia de forma linear no tempo, ou seja, sua velocidade aumenta ou diminui de forma constante.

A aceleração normal é a componente da aceleração que é perpendicular à velocidade do corpo. No MRUA, a velocidade do corpo é constante, portanto a aceleração normal é sempre nula.

A aceleração tangencial é a componente da aceleração que é paralela à velocidade do corpo. No MRUA, a aceleração tangencial é constante e não-nula, e tem o mesmo sentido que a velocidade do corpo.

16. (UFRA) De uma particula que executa um movimento circular cuja velocidade tem intensidade constante, pode-se dizer que

  1. a aceleração tangencial não é nula e a aceleração normal é nula.
  2. a aceleração normal não é nula e a aceleração tangencial é nula.
  3. as acelerações normal e tangencial não são nulas.
  4. as acelerações normal e tangencial são nulas.
  5. a aceleração tangencial tem intensidade constante e a aceleração normal, variável.

Resposta: A

Resolução: A afirmativa correta é "A aceleração tangencial não é nula e a aceleração normal é nula."

Quando um corpo executa um movimento circular com velocidade constante, sua aceleração tangencial não é nula. Isso ocorre porque, embora a velocidade seja constante, o sentido da velocidade está sempre mudando, o que gera uma mudança na direção da velocidade, ou seja, uma aceleração.

A aceleração normal, por outro lado, é sempre nula no movimento circular com velocidade constante. Isso ocorre porque a aceleração normal é a componente da aceleração que é perpendicular à velocidade do corpo, e no movimento circular, a velocidade do corpo nunca muda de direção, o que significa que a aceleração normal é sempre nula.

17. (Fesp-SP) Um automóvel trafega com velocidade constante v = 72 km/h. As suas rodas têm diâmetro 0,50m e rodam sem escorregar. Determine a velocidade angular de rotação da roda em relação ao seu eixo.

  1. 50 rad/s
  2. 60 rad/s
  3. 70 rad/s
  4. 80 rad/s
  5. 90 rad/s

Resposta: D

Resolução: Para calcular a velocidade angular de rotação da roda em relação ao seu eixo, primeiro é necessário calcular a velocidade linear da roda, ou seja, a velocidade com que a roda se desloca em relação ao solo. A velocidade linear pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

Velocidade linear = velocidade angular x raio da roda

Em seguida, é necessário converter a velocidade linear para m/s, já que a fórmula acima usa o raio da roda em metros e a velocidade angular em rad/s. A velocidade linear dada na questão está em km/h, portanto é necessário dividir a velocidade linear por 3.6 para

converter para m/s.

Velocidade linear (m/s) = (72 km/h) / 3.6

Velocidade linear (m/s) = 20 m/s

O raio da roda é metade do diâmetro, ou seja, 0,50m / 2 = 0,25m.

Com esses valores, podemos calcular a velocidade angular da roda usando a fórmula:

Velocidade angular = velocidade linear / raio da roda

Velocidade angular = 20 m/s / 0,25m

Velocidade angular = 80 rad/s

Portanto, a velocidade angular da roda em relação ao seu eixo é de 80 rad/s. As outras opções apresentadas são incorretas.

18. (UNISC-RS) Para representar a força-peso, utilizamos um segmento de reta denominado vetor. Assim, quando da sua representação, a força-peso sempre deve apresentar

  1. apenas direção.
  2. intensidade ou módulo, direção e sentido.
  3. apenas sentido.
  4. apenas intensidade ou módulo e direção.
  5. apenas direção e sentido.

Resposta: B

Resolução: A resposta correta é "intensidade ou módulo, direção e sentido."

Para representar uma força, é comum utilizar um segmento de reta denominado vetor. Um vetor possui um módulo, que representa a intensidade da força, uma direção, que representa a orientação da força, e um sentido, que indica se a força está sendo aplicada no sentido positivo ou negativo da orientação.

No caso da força-peso, é necessário considerar todas essas informações para representá-la corretamente. Portanto, a força-peso deve apresentar o seu módulo ou intensidade, a sua direção e o seu sentido. As opções "apenas direção", "apenas sentido", "apenas intensidade ou módulo e direção" e "apenas direção e sentido" são incorretas.

19. (UEL) O que acontece com o movimento de dois corpos, de massas diferentes, ao serem lançados horizontalmente com a mesma velocidade, de uma mesma altura e ao mesmo tempo, quando a resistência do ar é desprezada?

  1. O objeto de maior massa atingirá o solo primeiro.
  2. O objeto de menor massa atingirá o solo primeiro.
  3. Os dois atingirão o solo simultaneamente.
  4. O objeto mais leve percorrerá distância maior.
  5. As acelerações de cada objeto serão diferentes.

Resposta: C

Resolução: A resposta correta é "Os dois atingirão o solo simultaneamente."

Quando dois corpos são lançados horizontalmente com a mesma velocidade, de uma mesma altura e ao mesmo tempo, e a resistência do ar é desprezada, eles sofrem apenas a ação da força gravitacional, que é igual e oposta para cada corpo. Como a força gravitacional é proporcional à massa dos corpos, os dois sentirão a mesma aceleração devido à gravidade, independentemente da sua massa.

Isso significa que os dois corpos acelerarão com a mesma intensidade em direção ao solo e, portanto, atingirão o solo simultaneamente. As opções "O objeto de maior massa atingirá o solo primeiro." e "O objeto de menor massa atingirá o solo primeiro." são incorretas, assim como "O objeto mais leve percorrerá distância maior." e "As acelerações de cada objeto serão diferentes."

20. (PUCRS) Uma esfera de aço é lançada obliquamente, com pequena velocidade, formando um ångulo de 45 graus com o eixo horizontal. Durante sua trajetória, desprezando-se o atrito com o ar, pode-se afirmar que

  1. a velocidade é zero no ponto de altura máxima.
  2. a componente vertical da velocidade mantém-se constante em todos os pontos.
  3. a componente horizontal da velocidade é variável em todos os pontos.
  4. o vetor velocidade é o mesmo nos pontos de lançamento e de chegada.
  5. a componente vertical da velocidade é nula no ponto de máxima altura.

Resposta: E

Resolução:A afirmativa correta é "A componente vertical da velocidade é nula no ponto de máxima altura."

Quando um corpo é lançado obliquamente, com pequena velocidade, formando um ângulo de 45 graus com o eixo horizontal, sua trajetória é parabólica. Isso significa que a componente horizontal da velocidade do corpo é constante e a componente vertical da velocidade varia de acordo com a aceleração gravitacional.

No ponto de máxima altura da trajetória, a componente vertical da velocidade é nula, pois o corpo atinge o ponto mais alto de sua trajetória e começa a cair de volta para o solo. A componente horizontal da velocidade, por outro lado, é constante em todos os pontos da trajetória, já que o corpo não sofre resistência do ar e não há outras forças agindo sobre ele.

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