FÍSICA1-LEIS DE NEWTON

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Centro Universitário de João Pessoa - Departamento de Engenharia
F́ısica Aplicada I
Professor: José Jacinto Cruz de Souza Turma: r A r D r G Data:
LISTA DE EXERCÍCIO - LEIS DE NEWTON E APLICAÇÕES
1. Uma força constante é aplicada sobre um carro que
inicialmente está parado sobre um trilho de colchão de ar.
O atrito entre o carro e o trilho é despreźıvel. A força
atua durante um breve intervalo de tempo dando ao carro
uma determinada velocidade final.
Para atingir a mesma velocidade final aplicando uma força
com apenas metade do valor, essa segunda força deve ser
aplicada durante um intervalo de tempo que é
(a) quatro vezes maior do que o
(b) duas vezes maior do que o
(c) igual ao
(d) metade do
(e) um quarto do tempo de aplicação da primeira força.
2. Considere uma pessoa parada em um elevador que está
acelerando para cima. A força normal para cima N exer-
cida pelo chão do elevador sobre a pessoa é
(a) maior do que o
(b) igual ao
(c) menor do que o peso P para baixo da pessoa.
3. Uma pessoa empurra uma caixa sobre a superf́ıcie de
um piso. Qual é a análise correta da situação?
(a) A caixa se move para frente porque a pessoa a em-
purra para frente com uma força ligeiramente maior
do que a força com que a caixa empurra a pessoa
para trás.
(b) Como a ação sempre é igual à reação, a pessoa não
pode empurrar a caixa ? a caixa empurra a pessoa
de volta exatamente com a mesma força que a pessoa
a empurra para frente. Assim, não há movimento.
(c) A pessoa consegue colocar a caixa em movimento
dando-lhe um empurrão durante o qual a força sobre
a caixa é momentaneamente maior do que a força
exercida pela caixa sobre a pessoa.
(d) A força da pessoa sobre a caixa tem o mesmo valor
que a força da caixa sobre a pessoa, mas a força de
atrito que atua sobre a pessoa é para frente e de valor
elevado, ao passo que a força de atrito sobre a caixa
é para trás e de valor baixo.
(e) A pessoa poderá empurrar a caixa para frente so-
mente se ela pesar mais do que a caixa.
Sobre um plano inclinado, um objeto é mantido no lugar
pelo atrito. O ângulo da inclinação é aumentado até que
o objeto comece a se mover. Se a inclinação da superf́ıcie
for mantida com o ângulo em que o objeto começou a se
deslocar, o objeto
(a) diminuirá de velocidade.
(b) irá se mover com velocidade constante.
(c) aumentará de velocidade.
(d) nenhuma acima.
4. A figura a seguir se refere a um indiv́ıduo que lança
com grande velocidade uma bola sobre uma superf́ıcie ho-
rizontal com atrito. Os pontos A, B e C são pontos da
trajetória da bola, após o lançamento; no ponto C a bola
está finalmente parada. As setas nos desenhos seguintes
simbolizam as forças horizontais sobre a bola nos pon-
tos A, B e C. Qual dos esquemas melhor representa a(s)
força(s) sobre a bola?
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5. As figuras se referem a um menino que faz girar, em
um plano vertical, uma pedra presa ao extremo de um fio.
Em qual das figuras a(s) força(s) sobre a pedra está(ão)
melhor representada(s) pelas setas?
6. Se um nêutron livre é capturado por um núcleo, ele
pode ser parado no interior do núcleo por uma força forte.
Esta força forte, que mantém o núcleo coeso, é nula fora do
núcleo. Suponha que um nêutron livre com velocidade ini-
cial de 1, 4.107m/s acaba de ser capturado por um núcleo
com diâmetro d = 10−14m. Admitindo que a força sobre o
nêutron é constante, determine sua intensidade. A massa
do nêutron é de 1, 67.10−27kg.
7. Um bloco de massa m1 = 2, 7kg está sobre um plano
com 30◦ de inclinação, sem atrito, preso por uma corda
que passa por uma polia, de massa e atrito despreźıveis,
e tem na outra extremidade um segundo bloco de massa
m2 = 2, 3kg, pendurado verticalmente. Quais são (a) os
módulos das aceleração de cada bloco e (b) o sentido da
aceleração de m2? (c) Qual a tensão na corda?
8. Sobre um plano inclinado de 30◦ em relação à horizon-
tal, encontra-se um corpo de massam = 4, 0kg. Entre o
plano e o corpo existe um coeficiente de atrito estático de
valor igual a 0, 8. Uma força F é aplicada com valor su-
ficiente para o corpo ficar na iminência de movimento e,
então, ele começa a descer plano abaixo. Sabendo-se que
o coeficiente de atrito cinético é a igual a 0,4, qual o valor
da aceleração adquirida pelo corpo? Use g = 9, 8m/s2,
sen30◦ = 0, 5 e cos30◦ = 0, 86.
9. Seja o dispositivo mostrado na figura a seguir. O atrito
entre o corpo A e a superf́ıcie onde está apoiado é des-
preźıvel. Existe atrito entre os corpos A e C dado por
µe = 0, 2. Qual deve ser a massa mı́nima de C para que ele
não deslize sobre A? Dados: mA = 5, 0kg e mB = 2, 5kg.
10. O coeficiente de atrito entre a caixa A e o carro, mos-
trado na figura abaixo, vale 0, 5. A massa da caixa é de
2kg.
(a) Quais as forças que atuam sobre a caixa? Onde estão
as reações?
(b) Qual a aceleração mı́nima do carro (e da caixa) para
que a caixa não caia?
(c) Sendo a aceleração maior que este mı́nimo, a força
de atrito aumenta?Justifique.
11. Na figura, uma lata de antioxidante (m1 = 1kg) sobre
um plano inclinado sem atrito está ligada a uma lata de
apresuntado (m2 = 2kg). A polia tem massa e atrito
despreźıveis. Uma força vertical para cima tem módulo
F = 6N atua sobre a lata de apresuntado, que tem uma
aceleração para baixo de 5, 5m/s2. Determine: A (a) A
tensão da corda. (b) E o ângulo β.
12. Considere os blocos A e B, mostrados na figura, os
quais têm respectivamente massas de 5kg e 3kg, ambos
estão unidos por um fio de massa despreźıvel. Entre cada
um dos blocos e a mesa, o coeficiente de atrito cinético
é µC . Aplica-se ao bloco B uma força de 36N e, assim,
ambos se deslocam com velocidade constante. Considere
g = 9, 8m/s2, determine a tração T , no fio.
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13. Considere três blocos, cada um com massa M=5,0kg
e em repouso sobre uma mesa, como mostrado na figura
a seguir. Existem um coeficiente de atrito estático 0,2 e
cinético 0,1 para cada par de superf́ıcies. Nm determinado
instante, uma força de 25 N é aplicada ao corpo do meio
Calcule a aceleração de cada bloco.
14. Um bloco, de forma cúbica, é colocado entre uma pa-
rede e uma esfera, de massa M, que está presa apenas por
um fio ligado à parede, formando um ângulo de 45◦, como
mostrado na figura à direita. O coeficiente de atrito en-
tre a parede e o bloco vale 0, 5, e a esfera é totalmente
lisa, não havendo, portanto, atrito entre ela e o bloco. O
bloco encontra-se na iminência de deslizar pela parede.
Considerando essa situação, julgue as assertivas a seguir
e justifique:
15. Um sistema formado por dois carrinhos e um bloco são
mostrados na figura a seguir. Considerando m1 = 5, 0kg,
m2 = 4, 0kg e M = 21kg. Determine a força horizontal F
que deve ser aplicada ao conjunto, mostrado na figura a
seguir, de modo que m1 não se mova relativamente a M .
16. Na figura abaixo, o bloco 1, de massa m1 = 2, 0kg,
e o bloco 2, de massa m2 = 3, 0kg, estão ligados por um
fio, de massa despreźıvel, e são inicialmente mantidos em
repouso. O bloco 2 está em uma superf́ıcie sem atrito com
uma inclinação θ = 30◦. O coeficiente de atrito cinético
entre o bloco 1 e a superf́ıcie horizontal é 0, 25. A polia
tem massa e atrito despreźıveis. Ao serem liberados, os
blocos entram em movimento. Qual é a tração do fio?
17. Na figura a seguir, um caixote escorrega para baixo
em uma vala inclinada cujos lados fazem um ângulo reto.
O coeficiente de atrito cinético entre o caixote e a vala é
µk. Qual é a aceleração do caixote em função de µk, θ e
g?
18. Uma casa é constrúıda no alto de uma colina, perto
de uma encosta com uma inclinação θ = 45◦. Um es-
tudo de engenharia indica que o ângulo do declive deve
ser reduzido porque as camadas superiores do solo podem
deslizar em relação às camadas inferiores. Se o coeficiente
de atrito estático entre as camadas é 0,5, qual é o menor
ângulo θ de que a inclinação atual deve ser reduzida para
evitar deslizamentos?19. Uma prancha de massa m1 = 40kg repousa em um
piso sem atrito e um bloco de massa m2 = 10kg repousa
na prancha. O coeficiente de atrito estático entre o bloco
e a prancha é 0,60 e o coeficiente de atrito cinético é 0, 40.
O bloco é puxado por uma força horizontal de módulo 100
N. Na notação dos vetores unitários, qual é a aceleração
do bloco e da prancha?
20. Um disco de metal, de massa m = 1, 50kg, descreve
uma circunferência de raio r = 20, 0cm em uma mesa sem
atrito enquanto permanece ligado a um cilindro de massa
M = 2, 50kg pendurado por um fio que passa por um furo
no centro da mesa. Que velocidade do disco mantém o
cilindro em repouso?