Teste_diagnostico_IV

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Universidade Federal de Juiz de Fora
Física IA - 2021.3
Departamento de Física
Teste Diagnóstico IV - 21/02/2022
Resolva estes problemas da forma mais completa e clara possível. Isto signi�ca que eles devem ter, quando o
caso, desenhos, diagramas de força, sistemas de coordenadas, clara indicação de utilização dal leis de Newton, etc,
equações horárias, etc.
1. A �gura abaixo mostra dois blcos, de massa mA = 2, 0kg e mB = 4, 0kg. O coe�ciente de atrito cinético
entre todas as superfícies (ou seja, entre A e B e entre B e o piso) é 0, 25. Determine o módulo da força
horizontal necessária para arrastar o bloco B para a esquerda com velocidade constante, considerando que A
está conectado ao bloco B por meio de uma corda leve e �exível que passa sobre uma polia �xa sem atrito.
Capítulo 5 – Aplicações das leis de Newton 185
5.84 Se o coeficiente de atrito estático entre a superfície de 
uma mesa e uma corda com massa grande é ms, qual a fração da 
corda que pode ficar suspensa abaixo da beirada da mesa sem 
que a corda deslize para baixo?
5.85 Duas bolas idênticas de 15,0 
kg, com 25,0 cm de diâmetro cada 
uma, estão suspensas por dois fios de 
35,0 cm (Figura P5.85). Todo o apa-
rato é suportado por um único fio de 
18,0 cm e as superfícies das bolas são 
perfeitamente lisas. (a) Ache a tensão 
em cada um dos três fios. (b) Qual 
é a força exercida por uma bola sobre 
a outra?
5.86 PC Processo de trânsito. 
Você é convocado como perito no 
julgamento de uma violação de trân-
sito. Os fatos são estes: um motorista 
freou bruscamente e parou com ace-
leração constante. Medidas tomadas 
dos pneus e das marcas da derrapagem indicam que ele travou 
as rodas do carro, que percorreu 192 pés antes de parar e que o 
coeficiente de atrito cinético entre a rua e os pneus era 0,750. 
A acusação é que ele estava em excesso de velocidade em uma 
área de 45 milhas/h, mas ele alega inocência. Qual é a sua con-
clusão: culpado ou inocente? Qual era a velocidade do motorista 
quando ele freou?
5.87 O bloco A da Figura P5.87 pesa 1,90 N e o bloco B, 
4,20 N. O coeficiente de atrito cinético entre todas as superfícies 
é 0,30. Determine o módulo da força horizontal necessária 
para arrastar o bloco B para a esquerda com velocidade cons-
tante, considerando que A está conectado ao bloco B por meio 
de uma corda leve e flexível que passa sobre uma polia fixa 
sem atrito.
Figura P5.87
A
BF
S
5.88 PC Perda de carga. Uma caixa de 12,0 kg está em 
repouso sobre o piso de um caminhão com a traseira aberta. 
Os coeficientes de atrito entre a caixa e o piso são ms � 0,19 e 
mc � 0,15. O caminhão para obedecendo a uma placa de parada 
obrigatória e recomeça a se mover com uma aceleração de 2,20 
m/s2. Se a caixa está a 1,80 m da traseira do caminhão quando 
ele começa a se mover, quanto tempo se passará até a caixa cair? 
Qual distância o caminhão percorre nesse intervalo?
5.89 O bloco A da Figura P5.89 possui massa de 4,0 kg 
e o bloco B, de 12,0 kg. O coeficiente de atrito cinético entre 
o bloco B e a superfície horizontal é 0,25. (a) Determine a 
massa do bloco C, sabendo que o bloco B está se movendo para 
a direita e aumenta de velocidade com uma aceleração igual 
a 2,0 m/s2. (b) Qual é a tensão em cada corda quando o bloco B 
possui essa aceleração?
Figura P5.89
A
C
B aS
5.90 Dois blocos estão conectados por uma corda que passa 
sobre uma polia fixa sem atrito e repousam sobre planos inclina-
dos (Figura P5.90). (a) Como os blocos devem se mover quando 
forem soltos a partir do repouso? (b) Qual é a aceleração de cada 
bloco? (c) Qual é a tensão na corda?
Figura P5.90
100 kg
50 kg
53,1°30,0°
5.91 Em termos de m1, m2 e g, ache a aceleração de cada 
bloco na Figura P5.91. Não há atrito em lugar algum do sistema.
Figura P5.91
m2
m1
5.92 Um bloco B com massa de 5 kg está sobre um bloco 
A com massa de 8 kg, que, por sua vez, está sobre o topo de 
uma mesa horizontal (Figura P5.92). Não há atrito entre o 
bloco A e o topo da mesa, mas o coeficiente de atrito cinético 
entre o bloco A e o topo da mesa é 0,750. Um fio leve ligado ao 
bloco A passa sobre uma polia fixa sem atrito e o bloco C está 
suspenso na outra extremidade do fio. Qual deve ser o maior 
valor da massa que o bloco C deve possuir para que os blocos A 
e B deslizem juntos quando o sistema for liberado do repouso?
Figura P5.92
C
A
B
Figura P5.85
35,0 cm 35,0 cm
18,0 cm
Book_SEARS_Vol1.indb 185 02/09/15 6:31 PM
2. Uma caixa de massa 5, 00kg encontra-se sobre uma rampa inclinada em 33◦ acima do plano horizontal. O
coe�ciente de atrito cinético entre a caixa e a superfície da rampa é µK = 0, 40 Uma força horizontal F
constante F = 50N é aplicada à caixa, que desce a rampa. Se a caixa estava inicialmente em repouso, qual
é sua velocidade 3, 00s depois que a força é aplicada?
Capítulo 5 – Aplicações das leis de Newton 183
Figura P5.61
40°60°
Figura P5.62
F
S
p
 
5.63 Em uma oficina me-
cânica, um motor de caminhão 
com massa de 409 kg é man-
tido no local por quatro cabos 
leves (Figura P5.63). O cabo 
A é horizontal, os cabos B e D 
são verticais e o cabo C forma 
um ângulo de 37,1º com uma 
parede vertical. Se a tensão no 
cabo A for 722 N, quais são as 
tensões nos cabos B e C?
5.64 Um fio horizontal 
segura uma bola sólida e uni-
forme de massa m sobre uma 
rampa inclinada, que forma um 
ângulo de 35,0º acima do plano 
horizontal. A superfície dessa 
rampa é perfeitamente lisa, e o 
fio está direcionado para o sen-
tido oposto ao centro da bola 
(Figura P5.64). (a) Desenhe um 
diagrama do corpo livre para a 
bola. (b) Qual é a força que a su-
perfície da rampa exerce sobre a 
bola? (c) Qual é a tensão no fio?
5.65 Uma bola sólida e uniforme, de 
45,0 kg e diâmetro de 32,0 cm, está presa 
a um suporte vertical livre de atrito por 
um fio de 30,0 cm e massa desprezível 
(Figura P5.65). (a) Faça um diagrama do 
corpo livre para a bola e use-o para achar a 
tensão no fio. (b) Qual é a força que a bola 
exerce sobre a parede?
5.66 PC Uma caixa está desli-
zando com uma velocidade constante 
de 4,00 m/s no sentido �x sobre uma 
superfície horizontal e sem atrito. Em 
x � 0, a caixa encontra uma emenda 
áspera da superfície, e depois a su-
perfície torna-se ainda mais áspera. 
Entre x � 0 e x � 2,00 m, o coeficiente de atrito cinético 
entre a caixa e a superfície é 0,200; entre x � 2,00 m e x � 
4,00 m, ele é 0,400. (a) Qual é a coordenada x do ponto onde a 
caixa chega ao repouso? (b) Quanto tempo é necessário para 
a caixa chegar ao repouso depois de encontrar a primeira emenda 
áspera em x � 0?
5.67 PC BIO Forças durante exercícios de barra fixa. 
Quando você realiza um exercício de barra fixa, levanta seu 
queixo pouco acima de uma barra, apoiando-se apenas com seus 
braços. Normalmente, o corpo abaixo dos braços é levantado 
cerca de 30 cm em um tempo de 1,0 s, partindo do repouso. 
Suponha que o corpo inteiro de uma pessoa de 680 N realizando 
esse exercício seja levantado em 30 cm, e que metade do 1,0 s 
seja gasto acelerando para cima e a outra metade acelerando para 
baixo, uniformemente nos dois casos. Desenhe um diagrama do 
corpo livre para o corpo da pessoa e use-o para achar a força que 
seus braços deverão exercer sobre ele durante a parte de acelera-
ção do exercício de barra fixa.
5.68 PC CALC Uma caixa de 2,00 kg é suspensa pela 
ponta de uma corda vertical leve. Uma força dependente do 
tempo é aplicada à extremidade superior da corda, e a caixa se 
move para cima com um módulo de velocidade que varia no 
tempo de acordo com v(t) � (2,00 m/s2)t � (0,600 m/s3)t2. Qual 
é a tensão na corda quando a velocidade da caixa é 9,00 m/s?
5.69 CALC Uma caixa de 3,00 kg que está a centenas de 
metros acima da superfície da terra é suspensa pela ponta de uma 
corda vertical com massa desprezível. Uma força para cima, de-
pendente do tempo, é aplicada à ponta superior da corda e resulta 
em uma tensão de T(t) � (36,0 N/s)tsobre a corda. A caixa está 
em repouso em t � 0. As únicas forças sobre a caixa são a tensão 
sobre ela e a gravidade. (a) Qual é a velocidade da caixa em (i) t � 
1,00 s e (ii) t � 3,00 s? (b) Qual é a distância máxima que a caixa 
desce abaixo de sua posição inicial? (c) Em que valor de t a caixa 
retorna à sua posição inicial?
5.70 PC Uma caixa de 5,00 kg encontra-se em repouso na 
base de uma rampa com 8,00 m de extensão, inclinada a 30,0º 
acima da horizontal. O coeficiente de atrito cinético é mc � 0,40, 
e o coeficiente de atrito estático é ms � 0,43. Que força constante 
F, aplicada paralelamente à superfície da rampa, é necessária 
para empurrar a caixa até o topo da rampa em um tempo de 
6,00 s?
5.71 Duas caixas estão ligadas por uma corda sobre uma 
superfície horizontal (Figura E5.37). O coeficiente de atrito ci-
nético entre cada caixa e a superfície é mc � 0,30. A caixa B tem 
massa de 5,00 kg e a caixa A tem massa m. Uma força F com 
módulo 40,0 N e direção 53,1º acima da horizontal é aplicada à 
caixa de 5,00 kg, e as duas caixas movem-se para a direita com 
a � 1,50 m/s2. (a) Qual é a tensão T na corda que conecta as 
caixas? (b) Qual é o valor de m?
5.72 Uma caixa de 6,00 kg encontra-se sobre uma rampa 
inclinada 37,0º acima do plano horizontal. O coeficiente de atrito 
cinético entre a caixa e a rampa é mc � 0,30. Que força hori-
zontal é necessária para fazer a caixa subir com uma aceleração 
constante de 3,60 m/s2?
5.73 PC Uma caixa de 8,00 kg encontra-se sobre uma rampa 
inclinada em 33,0º acima do plano horizontal. O coeficiente de 
atrito cinético entre a caixa e 
a superfície da rampa é mc � 
0,300. Uma força horizontal 
constante F � 26,0 N é apli-
cada à caixa (Figura P5.73), que 
desce a rampa. Se a caixa estava 
inicialmente em repouso, qual é 
sua velocidade 2,00 s depois que 
a força é aplicada?
5.74 PC Na Figura P5.74, m1 � 20,0 kg e a � 53,1º. 
O coeficiente de atrito cinético entre o bloco de massa m1 e o 
Figura P5.63
37,1°
A
B
D
C
Figura P5.64
35,0°
Figura P5.65
30
,0
 c
m
Figura P5.73
33,0°
F
Book_SEARS_Vol1.indb 183 02/09/15 6:30 PM
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