Universidade Federal de Itajub´a - UNIFEI Instituto de F´ısica e Qu´ımica - IFQ
FIS203 - F´ısica Geral I Prof. Adhimar Fl´avio Oliveira
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Quest˜
oes Leis de Newton
1. A acelera¸c˜ao de um corpo em queda livre
´e medida no interior de um elevador que
est´a subindo com velocidade constante de
9,8 m/s. Que resultado ´e obtido?
2. Quando vocˆe empurra uma caixa para
cima de uma rampa, a for¸ca que vocˆe
exerce empurrando horizontalmente ´e
maior our menor do que a for¸ca que
vocˆe exerce empurrando paralelamente ao
plano da rampa? Por quˆe?
3. Ao deixar cair sua bolsa em um elevador,
a mulher nota que a bolsa n˜ao atinge o
piso do elevador. Como o elevador est´a se
movendo?
4. Um carro pequeno est´a puxando uma
ca-minhonete que estava engui¸cada, e eles se
movem ao longo de uma estrada com a
mesma velocidade e a mesma acelera¸c˜ao.
Quando o carro est´a acelerando, a for¸ca
que ele exerce sobre a caminhonete possui
m´odulo maior, menor, ou igual `a for¸ca que
a caminhonete exerce sobre o carro? A
maior for¸ca resultante atua sobre o carro
ou sobre a caminhonete, ou as duas for¸cas
resultantes possuem o mesmo m´odulo?
Explique.
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Exerc´ıcios - Leis de Newton
1. O super-homem lan¸ca uma rocha de
2400 N sobre seu advers´ario. Qual ´e a
for¸ca horizontal que o super-homem deve
aplicar sobre a rocha para que ela se
deslo-que com uma acelera¸c˜ao horizontal igual
a 12,0 m/s2
? (2,94×103
N)
2. O piso de um elevador exerce uma for¸ca
normal de 620 N de baixo para cima sobre
um passageiro que pesa 650 N. O
passa-geiro est´a sendo acelerado? Em caso
afir-mativo, determine o m´odulo, a dire¸c˜ao e
o sentido dessa acelera¸c˜ao. (0,45 m/s2
)
3. Um macaco de 11 kg est´a subindo por
uma corda sem massa, amarrada a um
tronco de 15 kg que passa por uma polia
(sem atrito). a) Qual a acelera¸c˜ao m´ınima
com que o macaco deve subir pela corda
de modo a levantar do ch˜ao o tronco de
15 kg? b) Se, depois de o tronco ter sido
levantado do ch˜ao, o macaco parar de
su-bir e somente se segurar `a corda, quais
ser˜ao agora a acelera¸c˜ao do macaco e a
tra¸c˜ao na corda? (a) 3,6 m/s2
; b) 1,5
m/s2
e 0,12 kN)
4. Uma for¸ca horizontal F de 53 N empurra
um bloco que pesa 22 N contra uma
pa-rede vertical (Ver Figura abaixo). O
co-eficiente de atrito est´atico entre a parede
e o bloco ´e 0,60 e o coeficiente de atrito
cin´etico ´e 0,40. Considere o bloco
inicial-mente em repouso. a) O bloco come¸car´a
a se mover? Qual ´e a for¸ca exercida no
bloco pela parede? (FP = (−53ˆi+22ˆj) N)
5. Um pequeno carro guiado por controle
remoto possui massa de 1,60 kg e se
move com velocidade constante de v =
12,0 m/s em um c´ırculo vertical no
in-terior de um cilindro met´alico oco de
raio igual a 5,00 m (ver figura abaixo).
Qual ´e o m´odulo da for¸ca normal exercida
pela parede do cilindro sobre o carro no
ponto A e no ponto B? (61,8 N e -30,4 N)
6. As massas dos blocos A e B valem,
res-pectivamente, 30 kg e 15 kg. Os
coefici-entes de atrito entre todas as superf´ıcies
em contato s˜ao µe = 0,15 e µc = 0,10.
Sabendo-se que θ = 30◦ e que a
intensi-dade da for¸caR~ vale 250 N, determine: a)
caso haja deslizamento, a acelera¸c˜ao de A;
b) a tens˜ao na corda. (5,21 m/s2
e 215 N)
7. Um carro est´a subindo um trecho em
aclive de 2%, a uma velocidade constante
de 88,5 km/h. Se o motorista n˜ao mudar
de marcha, nem modificar a press˜ao de
seu p´e no acelerador, qual dever´a ser a
acelera¸c˜ao do carro no trecho em declive
de 3%? (0,49 m/s2
)
Observa¸c˜ao: Esse percentual se refere a
parcela de ganho de altura vertical de
uma subida? ´E o seguinte: Vamos supor
que vocˆe percorra uma distˆancia de 100
metros. No final desses 100 metros, vocˆe
est´a em um lugar 10 metros mais alto
do que estava no come¸co. Isso significa
que essa subida tem 10% de inclina¸c˜ao.
8. Um elevador pesando 2,8×104 N ´e
pu-xado verticalmente por um cabo, com
acelera¸c˜ao de 1,2 m/s2
para cima. a) Qual
´e a tra¸c˜ao no cabo? b) Qual ´e a tra¸c˜ao
quando o elevador acelera para baixo a
1,2 m/s2
mas ainda se move para cima?
9. Uma caixa com bananas pesando 40,0 N
est´a em repouso sobre uma superf´ıcie
ho-rizontal. O coeficiente de atrito est´atico
entre a caixa e a superf´ıcie ´e igual a 0,40,
e o coeficiente de atrito cin´etico entre a
caixa e superf´ıcie ´e igual a 0,20. a) Se
ne-nhuma for¸ca horizontal for aplicada sobre
a caixa, quando ela estiver em repouso,
qual ser´a o valor da for¸ca de atrito
exer-cida sobre a caixa? b) Se um macaco
apli-car uma for¸ca horizontal de 6,0 N sobre a
caixa, quando ela estiver em repouso, qual
ser´a o valor da for¸ca de atrito exercida
so-bre a caixa? c) Qual a for¸ca horizontal
m´ınima que o macaco deve aplicar sobre
a caixa para que ela, depois de come¸car a
se mover, possa manter-se em movimento
com velocidade constante? d) Se o
ma-caco aplicar sobre a caixa uma for¸ca
hori-zontal de 18,0 N, qual ser´a o valor da for¸ca
de atrito exercida sobre a caixa? (6,0 N,
8,0 N, 8,0 N)
10. Considere o sistema indicado na
Fi-gura abaixo. O bloco A pesa 45 N e
o bloco B, 25 N. Suponha que o bloco
B des¸ca com velocidade constante. a)
Ache o coeficiente de atrito cin´etico
en-tre o bloco A e o topo da mesa. b)
Suponha que um gato, tamb´em com
peso 45 N, caia no sono sobre o bloco
A. Se o bloco B agora se move
livre-mente, qual ´e sua acelera¸c˜ao (m´odulo,
dire¸c˜ao e sentido)? (0,556, -2,13 m/s2
)
Pessoal, logo abaixo est´a a solu¸c˜ao
apre-sentada pelo livro. Acredito que esta
quest˜ao n˜ao est´a bem formulada, pois
o bloco n˜ao vai mover na situa¸c˜ao b.
11. Os blocos A, B e C s˜ao dispostos como
indicado na Figura, e ligados por cordas
de massas desprez´ıveis. O peso de A ´e
de 25,0 N e o peso de B tamb´em ´e de
25,0 N. O coeficiente de atrito cin´etico
entre cada bloco e a superf´ıcie ´e igual a
0,35. O bloco C desce com velocidade
constante. a) Desenhe dois diagramas do
corpo livre separados mostrando as for¸cas
que atuam sobre A e sobre B. b) Ache a
tens˜ao na corda que liga o bloco A ao
bloco B. c) Qual ´e o peso do bloco C?
d) Se a corda que liga o bloco A ao B
fosse cortada, qual seria a acelera¸c˜ao do
bloco C? (8,75 N, 30,8 N e 1,54 m/s2
)
12. Um carro de 1125 kg e uma caminhonete
de 2250 kg se aproximam de uma curva
na estrada que possui raio 225 m. a) A
que ˆangulo o engenheiro deve inclinar essa
curva, de modo que ve´ıculos com
desloca-mento de 65,0 mi/h possam contorn´a-la
com seguran¸ca, seja qual for o estado dos
pneus? A caminhonete mais pesada deve
seguir mais lentamente do que o carro
mais leve? b) Considerando que o carro e
a caminhonete fazem a curva a 65,0 mi/h,
ache a for¸ca normal sobre cada ve´ıculo em
fun¸c˜ao da superf´ıcie da estrada. (21,0◦,
1,18×104
N, 2,36×104
N)
13. Uma roda-gigante no Jap˜ao possui um
diˆametro de 100 m. Ela faz uma revolu¸c˜ao
a cada 60 s. a) Calcule a velocidade de um
passageiro quando a roda-gigante gira a
essa taxa. b) Um passageiro pesa 882 N
em uma balan¸ca no solo. Qual ´e seu peso
aparente no ponto mais alto e no ponto
mais baixo da roda-gigante? c) Qual
de-veria ser o tempo de uma revolu¸c˜ao para
que o peso aparente no ponto mais alto
fosse igual a zero? d) Nesse caso, qual
de-veria ser o peso aparente no ponto mais
baixo? (0,549 m/s2
, 833 N, 931 N, 14,2 s
e 1760 N)
14. a) O bloco A da figura pesa 60,0 N. O
coeficiente de atrito est´atico entre o bloco
e a superf´ıcie sobre a qual ele se ap´oia
´e de 0,25. O peso p ´e igual a 12,0 N, e
o sistema est´a em equil´ıbrio. Calcule a
for¸ca de atrito exercida sobre o bloco A.
b) Ache o peso p m´aximo que permite
ao sistema ficar em equil´ıbrio. (15,0 N)
15. Um pequeno bloco de massa ma
re-pousa sobre o topo de uma mesa
hori-zontal sem atrito a uma distˆancia r de
um buraco situado no centro da mesa.
Um fio ligado ao bloco pequeno passa
atrav´es do buraco e tem um bloco maior
de massa M ligado em sua outra
ex-tremidade. O pequeno bloco descreve
um movimento circular uniforme com
raio r e velocidade v. Qual deve ser
o valor de v para que o bloco grande
permane¸ca im´ovel quando liberado?
