FISG I Lista 4

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4a Lista de Física Geral I
Horário da preceptoria: Terças e Quintas-feiras, das 18h10 às 19h10
1 - Se enunciarmos a primeira lei de Newton como "um corpo mantém velocidade
constante se e somente se a força resultante sobre ele for nula", ela acaba sendo uma
consequência da segunda lei de Newton (afinal, ∑ ~F = ~0 implica em ~a = ~0 e a velocidade
não varia). Então para que serve a primeira lei?
2 - (Halliday - volume 1) Um caixote de massa m = 100kg é empurrado por uma
força horizontal ~F que o faz subir uma rampa sem atrito com inclinação de θ = 30◦ com
velocidade constante. Quais são os módulos de (a) de ~F e (b) da força que a rampa
exerce sobre o caixote?
3 - (Halliday - volume 1) Um objeto de 2, 00kg está sujeito a três forças, que lhe
imprimem uma aceleração ~a = −(8, 00m/s2)ˆi+ (6, 00m/s2)jˆ. Se duas das três forças são
~F1 = (30, 0N )ˆi+ (16, 0N)jˆ e ~F2 = −(12, 0N )ˆi+ (8, 00N)jˆ, determine a terceira força.
4 - (Tipler - volume 1) Considere uma situação qualquer em que uma força externa,
um empurrão, por exemplo, é aplicada a um corpo. Se a terceira lei de Newton diz que
para toda ação existe um reação igual e de sentido oposto, por que a força de reação não
se cancela com a força aplicada, resultando em uma aceleração nula?
5 - (Vunesp - 2008) Um rebocador puxa duas barcaças pelas águas de um lago
tranqüilo. A primeira delas tem massa de 30 toneladas e a segunda, 20 toneladas. Por
uma questão de economia, o cabo de aço I que conecta o rebocador à primeira barcaça
suporta, no máximo, 6 × 105N , e o cabo II, 8 × 104N . Desprezando o efeito de forças
resistivas, calcule a aceleração máxima do conjunto, a fim de evitar o rompimento de um
dos cabos.
6 - (Halliday - volume 1) Um elétron com uma velocidade de 1, 2×107m/s penetra
horizontalmente em uma região onde está sujeito a uma força vertical constante de 4, 5×
10−16N . A massa do elétron é de 9, 11 × 10−31kg. Determine a deflexão vertical sofrida
pelo elétron enquanto percorre uma distância horizontal de 30cm.
7 -(Halliday - volume 1) A velocidade de uma partícula de 3, 00kg é dada por
~v = (8, 00t iˆ + 3, 00t2 jˆ)m/s, com o tempo t em segundos. No instante em que a força
resultante age sobre a partícula tem um módulo de 35, 0N , quais são as orientações (em
relação ao sentido positivo do eixo x) (a) da força resultante e (b) do movimento da
partícula?
8 - (Halliday - volume 1) Duas forças horizontais ~F1 e ~F2 agem sobre um disco de
4, 0kg que desliza sem atrito sobre o gelo, no qual foi desenhado um sistema de coordenadas
xy. A força ~F1 aponta no sentido positivo do eixo x e tem um módulo de 7, 0N . A força
~F2 tem um módulo de 9, 0N . A figura abaixo mostra a componente vx da velocidade do
disco em função do tempo t. Qual é o ângulo entre as orientações constantes das forças
~F1 e ~F2?
vx(m/s)
t(s)
−4
−2
0
2
4
1 2 3
9 - (Tipler volume 1) Caso um corpo esteja sujeito a uma única força conhecida,
pode-se afirmar em que sentido ele se moverá sem utilizar qualquer outra informação?
10- (Halliday - volume 1) A figura abaixo mostra, em função do tempo, a compo-
nente Fx da força que age sobre um bloco de gelo de 3, 0kg que pode se deslocar apenas
ao longo do eixo x. Em t = 0 o bloco está se movendo no sentido positivo do eixo, com
uma velocidade de 3, 0m/s. Quais são (a) o módulo de sua velocidade e (b) o sentido do
seu movimento em t = 11s?
Fx(N)
t(s)
6
−4
2 4 6 8 10 12
11 - (UFPR - 1995) Uma caixa de massa igual a 100kg, suspensa por um cabo de
massa desprezível, deve ser baixada, reduzindo sua velocidade inicial com uma desacele-
ração de módulo 2, 00m/s2. A tração máxima que o cabo pode sofrer, sem se romper, é
1100N . Fazendo os cálculos pertinentes, responda se este cabo é adequado a essa situação,
isto é, se ele não se rompe.
12 - (Halliday - volume 1) A figura abaixo mostra um homem sentado em uma
cadeira presa a uma corda de massa desprezível que passa por uma roldana de massa e
atrito desprezíveis e desce de volta às mãos do homem. A massa total do homem e da
cadeira é 95, 0kg. Qual o módulo da força com a qual o homem deve puxar a corda para
que a cadeira suba (a) com velocidade constante e (b) com uma aceleração para cima de
1, 30m/s2? Se no lado direito a corda se estende até o solo e é puxada por outra pessoa,
qual o módulo da força com a qual essa pessoa deve puxar a corda para que o homem
suba (c) com velocidade constante e (d) com uma aceleração para cima de 1, 30m/s2?
Qual é o módulo da força que a polia exerce sobre o teto (e) no item a, (f) no item b,
(g) no item c e (h) no item d?
13 - (Tipler volume 1) Uma orça horizontal ~F0 causa uma aceleração de 3m/s2
quando atua sobre um corpo de massa m que desliza sobre uma superfície sem atrito.
Determine a aceleração do mesmo corpo nas situações a seguir:
a)
m~F0
~F0
b)
m
2~F0
~F0
45o
14 - (Tipler volume 1) Uma caixa é suportada por dois cabos, conforme mostrado
na figura. Qual tração é maior, ~T1 ou ~T2?
~T2
~T1 60o
60o
15 - (Tipler volume 1) Seu carro está atolado em uma poça de lama. Você está
sozinho, porém possui uma corda longa e resistente. Tendo estudado física, você amarrou
a corda bem esticada a um poste telefônico e puxou-a lateralmente, conforme mostrado
na figura (vista de cima). Determine a tração na corda em função de F e θ.
~F
~T~T
θθCarro
Poste telefônico
16 - (Tipler volume 1) Um bloco de massa m desliza ao longo de um piso horizontal
sem atrito e, em seguida, sobe uma rampa também sem atrito (veja a figura). O ângulo
da rampa é θ e a velocidade do bloco antes de começar a subí-la é ~v0. O bloco delizará
até um altura máxima h acima do piso antes de retornar, descendo a rampa. Mostre que
h é independente de θ.
θ
m ~v0