UFF - Universidade Federal Fluminense
P´olo Universit´ario de Volta Redonda - F´ısica I Lista de exerc´ıcios no
5: leis de Newton
1- Uma pessoa de 80 kg est´a saltando de p´ara-quedas e sentindo uma acelera¸c˜ao para baixo de 2, 5 m/s2
. A massa do p´ara-quedas ´e de 5, 0 kg.
(a) Qual ´e a for¸ca para cima que o ar exerce sobre o p´ara-quedas aberto? (b) Qual ´e a for¸ca para baixo que a pessoa exerce sobre o p´ara-quedas? 2 - Um bloco de massa m1 = 3, 70 kg sobre um plano inclinado de 30, 0
0
est´a ligado por um fio, que passa por uma roldana sem massa e sem atrito, a um segundo bloco de massa m2 = 2, 30 kg suspenso verticalmente, conforme figura abaixo.
(a) Qual ´e o m´odulo da acelera¸c˜ao dos blocos? (b) Qual ´e o m´odulo da tra¸c˜ao no fio?
30,0
m2 m1
o
3 - Na figura abaixo, um bloco de 5, 00 kg ´e puxado ao longo de um piso horizontal sem atrito por uma corda que exerce uma for¸ca de m´odulo F = 12, 0 N na dire¸c˜ao 25, 00
para cima da horizontal.
(a) Qual ´e o m´odulo da acelera¸c˜ao do bloco?
(b) O m´odulo da for¸ca −→F ´e aumentado lentamente. Qual o seu valor imediatamente antes de o bloco ser completamente levantado do piso?
(c) Qual o m´odulo da acelera¸c˜ao do bloco imediatamente antes dele ser completamente levantado do piso?
5,00 kg
F
4 - Um macaco de 10 kg sobe em uma corda de massa desprez´ıvel pendurada em um galho de ´arvore que est´a presa do outro lado em um caixote de 15 kg no ch˜ao, conforme a figura abaixo.
(a) Qual o m´odulo da menor acelera¸c˜ao que o macaco deve ter para que ele consiga levantar o caixote do ch˜ao?
Se depois de o caixote ter sido levantado, o macaco parar de subir e ficar agarrado na corda, determine:
(b) o m´odulo, dire¸c˜ao e sentido da acelera¸c˜ao do macaco. (c) a tra¸c˜ao na corda.
5 - Na figura seguinte, um homem est´a sobre uma plataforma que est´a suspensa por uma corda de massa desprez´ıvel que passa por uma roldana e volta para a m˜ao do homem. A massa da roldana e o atrito entre a corda e a roldana s˜ao desconsider´aveis. A massa do homem e da plataforma juntos ´e de 95, 0 kg. Com que intensidade de for¸ca o homem deve puxar a corda para que ele se eleve:
(a) com uma velocidade constante.
(b) com uma acelera¸c˜ao para cima de 1, 30 m/s2 .
Suponha agora que a corda no lado direito se estenda at´e o ch˜ao, onde ela ´e puxada por uma segunda pessoa. Qual deve ser a intensidade da for¸ca com que essa pessoa deve puxar a corda para que o homem se eleve:
(c) com velocidade constante.
(d) com uma acelera¸c˜ao para cima de 1, 30 m/s2 .
6 - Um bloco est´a em uma extremidade de uma prancha de 2, 0 m de comprimento. Erguendo-se lentamente essa extremidade da prancha, o bloco come¸ca a escorregar quando ela est´a a 1, 03 m de altura, levando 2, 2 s para deslizar at´e a outra extremidade que permaneceu no ch˜ao.
(a) Qual ´e o coeficiente de atrito est´atico entre o bloco e a prancha? (b) Qual ´e o coeficiente de atrito cin´etico entre o bloco e a prancha?
7- Uma placa espessa de 40 kg repousa sobre um piso sem atrito. Um bloco de 10 kg repousa sobre a placa, conforme figura abaixo. O coeficiente de atrito est´atico entre o bloco e a placa ´e igual a 0, 60, ao passo que seu coeficiente de atrito cin´etico ´e igual a 0, 40. O bloco de de 10 kg ´e puxado por uma for¸ca horizontal com uma intensidade de 100 N. Determine:
(a) a acelera¸c˜ao resultante do bloco. (b) a acelera¸c˜ao resultante da placa.
000000000000000000000 000000000000000000000 000000000000000000000 111111111111111111111 111111111111111111111 111111111111111111111 Sem atrito 40 kg 100 N 10 kg
8- Os blocos A e B da figura abaixo pesam 44 N e 22 N, respectivamente. Eles est˜ao unidos por uma corda de massa desprez´ıvel que passa sem atrito por uma roldana de massa tamb´em desprez´ıvel.
(a) Determine o peso m´ınimo do bloco C para impedir que o bloco A deslize se o coeficiente de atrito est´atico entre o bloco A e a mesa for de 0, 20.
(b) Suponha que o bloco C seja subitamente removido de cima do bloco A. Qual ser´a a acelera¸c˜ao do bloco A se o coeficiente de atrito cin´etico entre o bloco A e a mesa for de 0, 15? 000 000 000 000 000 111 111 111 111 111 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 000000000000000000000000000 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 111111111111111111111111111 C A B
9 - Calcule a raz˜ao entre a for¸ca de arrasto sobre um avi˜ao de passageiros a jato voando com velocidade de 1000 km/h a uma altitude 10 km e a for¸ca de arrasto sobre um avi˜ao de transporte com propuls˜ao a h´elice, voando com metade da velocidade e metade da altitude do jato. A 10 km de altitude, a massa espec´ıfica do ar ´e de 0, 38 kg/m3
e a 5, 0 km ´e de 0, 67 kg/m3
. Suponha que as aeronaves tenham a mesma se¸c˜ao transversal efetiva e o mesmo coeficiente de arrasto C.
10 - Um disco de massa m desliza sobre uma mesa sem atrito, enquanto permance ligado a um cilindro em repouso de massa M, pendurado por um fio que passa por um buraco feito na mesa, conforme figura abaixo. O disco percorre uma trajet´oria circular de raio r. Que velocidade do disco mant´em o cilindro em repouso?
00 00 00 11 11 11 m M r
11 - Na figura abaixo, uma bola de 1, 34 kg est´a ligada, por dois fios de massa des-prez´ıvel, a uma haste vertical que est´a girando. Os fios, que possuem um comprimento de 1, 70 m cada, est˜ao ligados `a haste e est˜ao esticados. A tra¸c˜ao no fio de cima ´e de 35, 0 N.
(b) Qual ´e o m´odulo da for¸ca resultante sobre a bola? (c) Qual ´e o m´odulo da velocidade da bola?
Haste girante
Comprimento do fio = 1,70 m cada
1,70 m
12 - Calcule a menor for¸ca ~F para que o bloco menor, com m = 16 kg, da figura fique unido ao bloco maior, com M = 88 kg. A superf´ıcie onde est´a colocado o bloco maior n˜ao tem atrito, e o atrito est´atico entre os dois blocos ´e µ = 0, 38.
00 00 00 00 00 00 00 00 11 11 11 11 11 11 11 11 m M F sem atrito Respostas 1 - (a) 6, 2 × 102 N; (b) 5, 8 × 102 N. 2 - (a) 0, 735 m/s2 ; (b) 20, 8 N. 3 - (a) 2, 18 m/s2 ; (b) 116 N; (c) 21, 0 m/s2 . 4 - (a) 4, 9 m/s2 ; (b) 2, 0 m/s2
, na dire¸c˜ao vertical para cima; (c) 1, 2 × 102 N. 5 - (a) 466 N; (b) 527 N; (c) 931 N; (d) 1, 05 × 103 N . 6 - (a) 0, 60; (b) 0, 55. 7 - (a) 6, 1 m/s2 , para a esquerda; (b) 0, 98 m/s2 , para a esquerda.
8 - (a) 66 N; (b) 2, 3 m/s2 . 9 - 2, 3. 10 - qMgr/m. 11 - (a) 8, 74 N; (b) 37, 9 N; (c) 6, 45 m/s. 12 - 4, 9 × 102 N.
