roteiro5_fisica1_2022_2-1

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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza
F́ısica 1
Roteiro 5 - Segunda Lei de Newton
Semestre 2022.2 Atualizado: 6 de outubro de 2022
Sugerimos realizar o Roteiro 5 entre os dias 30 de setembro e 6 de outubro.
1 Leituras
• F́ısica I – Mecânica, Sears Zemansky / Young Freedman – 12a. Edição, Pearson
- seções 4.3, 4.4, 4.6, 5.1, 5.2
ou
• Curso de F́ısica Básica 1 – Mecânica, H. Moysés Nussenzveig – 4a edição, Ed.
Edgard Blücher LTDA - seções 4.3 , 4.4, 5.3
2 Exerćıcios
1. Redija uma definição para os termos citados a seguir:
– massa
– peso
– força
– aceleração
– gravidade
2. Na superf́ıcie de Io, uma das luas de Júpiter, a aceleração da gravidade é 1,8 m/s2.
a) Uma melancia pesa 44,0 N na superf́ıcie da Terra. Qual sua massa na superficie
da terra?
b) Qual sua massa e peso na superf́ıcie de Io?
3. Um portuário aplica uma força horizontal constante de 80,0 N a um bloco de gelo
sobre uma superf́ıcie horizontal lisa. A força de atrito é despreźıvel. O bloco parte
do repouso e se move 11,0 m em 5,0 s.
a) Qual é a massa do bloco de gelo?
b) Se o portuário parar de empurrar o bloco depois de 5,0 s, qual será a distância
percorrida pelo bloco nos 5,0 s posteriores?
4. Uma bala de fuzil de massa igual a 20 g atinge uma árvore com velocidade de
500m/s, penetrando nela uma profundidade de 10cm. Calcule a força média (em
N) exercida sobre a bala durante a penetração.
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5. Um bloco de massa M é puxado ao longo de uma superf́ıcie horizontal lisa por uma
corda de massa m, sobre a qual se exerce uma força horizontal F, conforme indica
a Figura. Determine a aceleração a do bloco e da corda e a força T exercida pela
corda sobre o bloco. Qual é o valor de T se desprezarmos m em confronto com M?
6. Podemos aplicar uma força F através da força-peso de uma massa m´ suspensa da
forma indicada na figura, ligada ao bloco D por um fio que passa sobre uma polia
(supondo despreźıveis as massas do fio e da polia).
a) Calcule a magnitude a da aceleração do
disco e mostre que, se m´ é despreźıvel em
confronto com m, a é diretamente propro-
cional a m´ e inversamente proporcional a
m.
b) Calcule a tensão T no fio, força aplicada a D, e mostre que, nas mesmas
condições, ela se aproxima da força peso.
7. No sistema da Figura (máquina de Atwood) mostre que a aceleração a da massa
M e a tensão T da corda (desprezando as massas da corda e da polia) são dadas
por:
a =
(M −m)
(M +m)
g
T =
2mM
(M +m)
g
8. Um bloco está numa extremidade de uma prancha de 2m de comprimento. Erguendo-
se lentamente essa extremidade, o bloco começa a escrorregar quando ela está a
1,03, de altura, e então leva 2,2 s para deslizar até a outra extremidade, que per-
maneceu no chão. Qual é o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a prancha?
Qual é o coeficiente de atrito cinético?
9. Sobre um corpo de massa m=1kg atuam as forças constantes, expressas em unidades
do Sistema Internacional por meio do uso de um sistema de coordenadas carte-
sianos como
F⃗1 = î+ 2̂i− 3k̂
F⃗2 = î− k̂
F⃗1 = −î+ î
O observador que descreve esse sistema é um observador inercial.
a) Calcule a força resultante sobre este corpo.
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b) Obtenha o valor da intensidade de cada uma destas forças e da força resul-
tante.
c) Calcule o ângulo que a força F⃗1 faz com o eixo x.
d) Calcule o ângulo entre as direções das forças F⃗2 e F⃗3.
e) Obtenha o ângulo que a força resultante faz com o eixo z.
f) Obtenha o vetor unitário da direção definifa pela força F⃗1
g) Qual o vetor aceleração deste corpo?
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