Lista 2 AP de física Leis de Newton Gonzaga

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Universidade Federal do Ceará – UFC 
Centro de Tecnologia – CT 
1ª Lista de Exercícios de Física Fundamental – 2a AP
Prof. Luís Gonzaga
luisgonzaga@fisica.ufc.br
	
	
	
	
NOTA
Uma partícula de 0,340 Kg se move no plano x0y de acordo com as seguintes equações: e , com x,y em metros e t em segundos. No instante t = 0,700s, quais são (a) o módulo e (b) o ângulo (em relação ao semi – eixo x positivo) da força resultante a que está submetida a partícula e (c) qual o ângulo da direção de movimento da partícula no tempo considerado?
A posição de um helicóptero de treinamento de peso 2,75 x 105 N é dada por . Encontre a força resultante sobre o helicóptero para t = 5,0 segundos.
Uma bala de rifle calibre 22, se deslocando a 350 m/s, atinge um bloco de madeira onde penetra a uma profundidade de 13,0 cm. A massa da bala é de 1,80 g. Suponha uma força retardadora constante. (a) Qual o tempo necessário para a bala parar? (b) Qual a força, em newtons, que a madeira exerce sobre a bala? 
Uma ginasta de massa m está subindo em uma corda vertical presa ao teto. O peso da corda pode ser desprezado. Calcule a tensão na corda quando a ginasta está (a) subindo com velocidade constante, (b) suspensa em repouso na corda, (c) subindo com uma aceleração de módulo a e (d) descendo com uma aceleração de módulo a.
Um carro a 53,0 Km/h se choca com o pilar de uma ponte. Um passageiro do carro se desloca para frente de uma distância de 65,0 cm (em relação à estrada) até ser imobilizado por um airbag inflado. Qual o módulo da força, suposta constante, que atua sobre o tronco do passageiro, que tem uma massa de 41,0 Kg? 
Um elétron com uma velocidade de 1,2 x 107 m/s penetra horizontalmente em uma região de campo elétrico uniforme ficando sujeito a uma força vertical de intensidade 2,9 x 10 – 15 N, figura 06. A massa do elétron é 9,11 x 10 –31 Kg. Determine (a) a deflexão vertical sofrida pelo elétron ao atravessar a região de campo elétrico uniforme e (b) A deflexão total sofrida pelo elétron até o instante em que ele colide com o anteparo, veja a figura.
Um elevador é puxado para cima por um cabo. A cabine e seu único ocupante tem uma massa total de 2000 Kg. Num dado instante o ocupante deixa cair uma moeda a uma altura de 1,00m do piso do elevador. Desprezando possíveis atritos e a resistência do ar, determine a tensão do cabo quando o tempo em que a moeda permanece em queda na cabine do elevador é (a) 0,400s e (b) 0,500 s.
Um bloco de massa m escorrega sobre um piso horizontal sem atrito com uma velocidade v0 e depois sobe uma rampa sem atrito de inclinação θ, figura 08. Nessas condições determine para o bloco (a) a distância máxima percorrida ao longo da rampa, (b) a altura máxima atingida em relação ao solo. Se aumentarmos o ângulo de inclinação da rampa para θ’ > θ, (c) o que ocorre com a distância máxima percorrida pelo bloco ao longo da rampa? (aumenta, diminui ou não muda) e a altura máxima? (aumenta, diminui ou não muda).
Nas figuras 09a e 09b os fios e as polias são ideais. Nessas condições determine (a) a aceleração do sistema e (b) a tração do fio. Use m1 = 12 Kg e m2 = 5 Kg.
Na figura 09a dois recipientes estão ligados por uma corda de massa desprezível que passa por uma polia ideal. No instante t = 0s o recipiente 1 tem uma massa de 1,30 Kg e o recipiente 2 tem massa de 2,8 Kg, mas o recipiente 1 está perdendo massa (por causa de um vazamento) a uma taxa constante de 0,200 Kg/s. Com que taxa o módulo da aceleração dos recipientes está variando (a) em t = 0s e (b) em t = 3,00s? (c) em que instante a aceleração atinge o valor máximo?
Um balão de ar quente de massa M desce verticalmente com uma aceleração para baixo de módulo a. Que massa (lastro) deve ser jogada para fora para que o balão tenha uma aceleração para cima de módulo a? Suponha que a força vertical para cima do ar quente sobre o balão não muda com a perda de massa.
A figura 12 mostra um bloco de massa m = 5,00 kg sendo puxado em um piso sem atrito por uma força F de módulo constante igual a 20,0 N e um ângulo θ(t) que varia com o tempo. Quando o ângulo chega a 25o, qual é a taxa de variação da aceleração do bloco se (a) θ(t) = (3,5 x 10 –4rad/s)∙t e (b) θ(t) = – (3,5 x 10 –4rad/s)∙t.
Um bloco de massa M é puxado ao longo de uma superfície horizontal sem atrito por uma corda de massa m, como mostra a figura 13. Uma força horizontal F age sobre uma das extremidades da corda. (a) mostre que a corda deve ficar frouxa, mesmo que imperceptivelmente. Supondo que a curvatura da corda seja desprezível, determine (b) a aceleração da corda e do bloco, (c) a força da corda sobre o bloco e (d) a tensão na corda no seu ponto médio.
Uma bola de 0,009 Kg é lançada verticalmente de baixo para cima no vácuo, atingindo uma altura máxima de 5,00 m. Quando a bola é lançada verticalmente para cima no ar (com a mesma velocidade inicial), sua altura máxima é 3,80 m. (a) Qual a intensidade da aceleração da bola durante a subida. (b) Qual a intensidade da força média de resistência do ar (suposta constante) durante o movimento de subida/descida e (c) Qual a intensidade da aceleração da bola durante a descida.
Uma pessoa de 80,0 kg salta de para – quedas e experimenta uma aceleração para baixo de 2,5 m/s2. A massa do para – quedas é 5,0 Kg. (a) Qual é a força para cima, suposta constante, que o ar exerce sobre o para – quedas? (b) Qual é a força que a pessoa exerce sobre o para – quedas?
Na figura 16, uma força F de módulo 12,0 N é aplicada a uma caixa de massa m2 = 1,0 Kg. A força é dirigida para cima paralelamente a um plano de inclinação 37o. A caixa está ligada por uma corda a outra caixa de massa m1 = 3,0 Kg, situada sobre o piso. A polia e as cordas são ideais e não há atrito entre as superfícies. (a) Qual a aceleração de cada bloco e, (b) Qual a tração na corda?
A figura 17 mostra um bloco de massa m1 = 3,0 Kg sobre um plano inclinado sem atrito. O bloco está ligado a outro bloco, de massa m2 = 2,0 Kg, através de uma corda ideal. Desprezando – se possíveis atritos entre as partes móveis do sistema, determine (a) a aceleração de cada bloco, (b) a tração na corda.
Um homem de 80,0 Kg está em um elevador que parte do repouso no andar térreo de um edifício em t = 0s. e chega ao andar mais alto após 10,0 s. A figura 18, mostra o gráfico da aceleração em função do tempo durante o movimento de subida. Os valores positivos da aceleração significa que ela aponta para cima. Quais são (a) o módulo e (b) o sentido (para cima ou para baixo) da força máxima exercida sobre o homem pelo piso do elevador, (c) o módulo e (d) o sentido da força mínima exercida sobre o homem pelo piso do elevador.
Uma partícula de massa 2,00 kg se desloca sob a ação de uma força resultante na direção x, variando com a posição de acordo com a expressão F(x) = 12x – 3x2, onde x está em metros e F em newtons. (a) Encontre uma expressão para a velocidade da partícula em função de sua posição x. e (b) para que valores de x > 0 o movimento é permitido. Considere v0 = 0 em t = 0s e x = 0m.
Um bloco de massa M = 8,00 kg encontra – se sobre uma superfície horizontal sem atrito, figura 20. Um segundo bloco de massa m = 2,00 Kg é colocado sobre o primeiro. Desprezando – se possíveis atritos entre as superfícies de contato, qual deve ser o valor da aceleração do conjunto (M + m) para que o bloco menor não deslize sobre o maior? Qual a intensidade da força F?
 
 
FIGURAS
 
 FIGURA 06 FIGURA 09
 
 FIGURA 12 FIGURA 13 FIGURA 16 
 
 FIGURA 17 FIGURA 18FIGURA 08 FIGURA 20
GABARITO
8,37 N; - 43,6o; 55,3o.
F = (16,9 KN)i – (3,37 KN)j.
7,43 x 10 – 4 s; 848 N.
F = mg; F = mg; F = (g ± a); F = (g ± a).
6 847 N.
2,48 mm; 9,11 mm.
25 KN; 16 KN.
v02/(2gsenθ); v02/(2g); D’ < D, diminui; v02/(2g), não muda.
4,0 m/s2; 7,0 m/s2; 3,5 m/s2; 69,6 N; 33,6 N.
0,653 m/s3; 0,896 m/s3; 6,5 s.
2Ma/(g + a).
– 5,90 x 10 – 4 m/s3; 5,90 x 10 – 4 m/s3.
senθ = mg/2T, onde m = massa da corda e T = tração na corda; a = F/(M + m); T = (M + 0,5m)a.
12,9 m/s2; 0,0279 N; 6,7 m/s2.
620 N; 584 N.
1,53 m/s2; 4,6 N.
0,455 N; 16,1 N.
944 N; p/ cima; 544 N; p/ cima.
v = (12x2 – 2x3)1/2; v > 0 → 0 < x < 6.
3,57 m/s2; 35,7 N.